CEMENTO HIDRULICO

Cemento Hidrulico

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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERA EN CIENCIAS FSICAS Y MATEMTICA

ESCUELA DE INGENIERA CIVIL

ENSAYO DE MATERIALES

CEMENTO HIDULICO

ALUMNO: MONTALVO ROJALEMA CARLOS ANDRS

PROFESOR: ING. RAL CAMANIERO

CURSO: TERCERO

PARALELO: SEGUNDO

AO LECTIVO 2008 -2009

Cemento Hidrulico

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CEMENTO HIDRULICO.

Cemento Hidrulico

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INTRODUCCIN

A travs de la historia el hombre ha obtenido e intentado aprovechar al mximo

los recursos que la naturaleza pueda ofrecerle e incluso al adquirir conciencia ha

tratado de mezclar e ir uniendo varias materias primas, aadiendo materiales tanto

orgnicos como inorgnicos, para obtener los resultados ideales, en el caso de la actual

monografa: para las diversas construcciones.

El Cemento, es una sustancia de polvo fino hecha de argamasa de yeso capaz

de formar una pasta blanda al mezclarse con agua y que se endurece

espontneamente en contacto con el aire.

El Cemento Hidrulico es un material inorgnico finamente pulverizado, que al

agregarle agua, ya sea solo o mezclado con ridos u otros materiales, tiene la

propiedad de fraguar y endurecer, bajo el agua, debido a las interacciones qumicas

producidas durante la hidratacin, una vez endurecido, desarrolla su resistencia y

conserva su estabilidad.

El Cemento hidrulico puede ser utilizado tanto para obras subterrneas, bajo el agua o para pequeos arreglos donde haya presencia de agua.

En la antigedad este cemento estaba compuesto por piedra caliza mezclada con

toba volcnica en una proporcin de 25 a 75% lo que daba como resultado un la

puzolana. En el siglo XVIII se realizaron estudios para mejorar la composicin del

cemento hidrulico, encontrndose que se obtena un mejor cemento hidrulico si se

calcinada roca blanda impura en cambio de la piedra dura pura. Mas tarde se encontr

que cuando la escoria dura mola y mezclaba con agua se obtena un cemento

hidrulico superior, el producto una vez fraguado era semejante a la piedra natural

extrada de las canteras de Portland, Inglaterra, lo que motivo lgicamente el nombre

de cemento Portland. Sus principales componentes son silicatos de calcio, almina y

hierro proveniente de las materias primas anexadas.

El clinker, la materia prima para producir el cemento, se alimenta a los molinos

de cemento junto con mineral de yeso, el cual acta como regulador del fraguado. La

molienda conjunta de stos materiales produce el cemento. Las variables a controlar y

los porcentajes y tipos de materiales aadidos, dependern del tipo de cemento que

se requiera producir. El tipo de materias primas y sus proporciones se disean en base

al tipo de cemento deseado.

El cemento se fragua o endurece por evaporacin del lquido plastificante,

como el agua, por transformacin qumica interna, por hidratacin o por el

crecimiento de cristales entrelazados. Otros tipos de cemento se endurecen al

reaccionar con el oxgeno y el dixido de carbono de la atmsfera.

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OBJETIVOS.

OBJETIVO GENERAL.

1. Informar sobre las propiedades fsicas, mecnicas y resistentes del

cemento hidrulico, as como su fabricacin, clasificacin,

especificaciones, evolucin y promulgacin nacional e internacional.

OBJETIVOS ESPECFICOS.

1. Determinar los nuevos y novedosos mtodos en la fabricacin del

cemento hidrulico.

2. Conocer la normativa de especificaciones nacionales, INEN, para el

cemento hidrulico y su divergencia con las normas internacionales de la

ASTM.

3. Advertir sobre los tipos de cemento que se fabrican y su utilizacin de

acuerdo a los proyectos a tratarse.

4. Estudiar la incidencia de la construccin de mega estructuras de pases

ms desarrollados y la produccin de cemento que atrae.

5. Crear conciencia de la importancia de la actualizacin de los datos de los

nuevos materiales que se encuentran en auge para la construccin para

estudiantes y profesionales.

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NDICE.

CAPTULO I

Definicin de Cemento Hidrulico.

CAPTULO II

Materias Primas para la elaboracin del cemento.

CAPTULO III

Procesos de fabricacin del Cemento.

CAPTULO IV

Materiales que se usan, se han usado y pueden usarse para la fabricacin del Cemento.

CAPTULO V

Tcnicas Modernas para la fabricacin del Cemento.

CAPTULO VI

Produccin Mundial de Cemento.

CAPTULO VII

Pases que producen mayor cantidad de Cemento y pases que mayor consumen a

nivel mundial.

CAPTULO VIII

Tipos de Cemento que se fabrican en el mundo y el fin que tienen.

CAPTULO IX

Produccin Nacional de Cemento.

CAPTULO X

Propiedades fsicas relevantes del Cemento.

CAPTULO XI

Precio Internacional y Nacional del Cemento.

Cemento Hidrulico

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CAPTULO I

DEFINICIN DE CEMENTO HIDRULICO.

I. HISTORIA

Aunque ciertos tipos de cementos hidrulicos eran conocidos desde la

antigedad, slo han sido utilizados a partir de mediados del siglo XVIII. El trmino

cemento Portland se emple por primera vez en 1824 por el fabricante ingls de

cemento Joseph Aspdin, debido a su parecido con la piedra de Portland, que era muy

utilizada para la construccin en Inglaterra. El primer cemento Portland moderno,

hecho de piedra caliza y arcillas o pizarras, calentadas hasta convertirse en clnquer y

despus trituradas, fue producido en Gran Bretaa en 1845. En aquella poca el

cemento se fabricaba en hornos verticales, esparciendo las materias primas sobre

capas de coque a las que se prenda fuego. Los primeros hornos rotatorios surgieron

hacia 1880. El cemento Portland se emplea hoy en la mayora de las estructuras de

hormign.

La mayor produccin de cemento se produce, en la actualidad, en los pases ms

poblados y/o industrializados, aunque tambin es importante la industria cementera

en los pases menos desarrollados. La antigua Unin Sovitica, China, Japn y Estados

Unidos son los mayores productores, pero Alemania, Francia, Italia, Espaa y Brasil son

tambin productores importantes.

Mortero (construccin)

El Mortero (construccin), es una mezcla de cal o cemento con arena y agua que

se utiliza para unir ladrillos o piedras y para enlucir paredes. Los morteros de cal estn

compuestos de arena, agua y cal apagada (Ca (OH)2), sustancia slida de color blanco

que se obtiene de la reaccin de la cal con agua. Suele utilizarse una medida de cal

apagada para tres o cuatro medidas de arena, y se aade agua hasta hacer una masa.

sta se endurece en contacto con el aire porque absorbe dixido de carbono, pero

bajo el agua no se endurece y no es tan resistente como el mortero de cemento. El

mejor tipo de mortero de cemento es una mezcla de cemento Portland, arena, agua y

una pequea cantidad de cal.

Aglomerado

Aglomerado, material compacto compuesto por partculas ligadas mediante una

sustancia aglomerante. Los aglomerados tambin se conocen como conglomerados.

Aunque existen numerosos tipos, dependiendo de las sustancias que intervengan,

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entre los ms generalizados destacan los de virutas de madera o corcho, ciertos

plsticos y los aglomerados ptreos.

Los aglomerantes, por s solos o con la colaboracin del agua, se adhieren a los

cuerpos slidos y constituyen la masa del aglomerado. Pueden endurecerse por

secado, como la arcilla, el yeso o la cal area, o por fraguado (en contacto con el agua),

como el cemento y la cal hidrulica. Entre los aglomerados ptreos destacan los

morteros, compuestos por cal o cemento, arena y agua, y los hormigones, que

incluyen la grava y requieren de un aglomerante hidrulico. En la construccin tambin

se emplean diversos aglomerados a base de betn o asfalto, especialmente como

impermeabilizantes y para la pavimentacin de obras pblicas.

Los aglomerados de virutas de madera o corcho son habituales en la

fabricacin de muebles, tableros y en distintos tipos de revestimientos, como el

linleo. Suelen estar ligados por colas o resinas (naturales o sintticas). La resina de

polister, adems, se emplea en la fabricacin de aglomerados plsticos, como la fibra

de vidrio o la de carbono. Estos productos reciben el nombre de composites cuando el

material aglomerado se moldea previamente para mejorar sus cualidades.

II. CEMENTO

El cemento es un material que une los fragmentos detrticos (arenas o gravas) de

ciertas rocas clsticas (areniscas o conglomerados). En general el cemento de estas

rocas se origina por precipitacin qumica, siendo las sustancias cementantes ms

frecuentes la slice, los carbonatos y los xidos de hierro.

El cemento es un polvo seco hecho de slice, almina, cal, oxido de hierro y

oxido de magnesio, que se endurece cuando se mezcla con agua.

Los cementos Portland tpicos consisten en mezclas de silicato triclcico

(3CaOSiO2), aluminato triclcico (3CaOAl2O3) y silicato diclcico (2CaOSiO2) en

diversas proporciones, junto con pequeas cantidades de compuestos de hierro y

magnesio. Para retardar el proceso de endurecimiento se suele aadir yeso.

Los compuestos activos del cemento son inestables, y en presencia de agua

reorganizan su estructura. El endurecimiento inicial del cemento se produce por la

hidratacin del silicato triclcico, el cual forma una slice (dixido de silicio) hidratada

gelatinosa e hidrxido de calcio. Estas sustancias cristalizan, uniendo las partculas de

arena o piedras siempre presentes en las mezclas de argamasa de cemento para

crear una masa dura. El aluminato triclcico acta del mismo modo en la primera fase,

pero no contribuye al endurecimiento final de la mezcla. La hidratacin del silicato

diclcico acta de modo semejante, pero mucho ms lentamente, endureciendo poco

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a poco durante varios aos. El proceso de hidratacin y asentamiento de la mezcla de

cemento se conoce como curado, y durante el mismo se desprende calor.

El cemento Portland se fabrica a partir de materiales calizos, por lo general

piedra caliza, junto con arcillas, pizarras o escorias de altos hornos que contienen xido

de aluminio y xido de silicio, en proporciones aproximadas de un 60% de cal, 19% de

xido de silicio, 8% de xido de aluminio, 5% de hierro, 5% de xido de magnesio y 3%

de trixido de azufre. Ciertas rocas llamadas rocas cementosas presentan en su

composicin estos elementos en proporciones adecuadas y se puede obtener cemento

a partir de ellas sin necesidad de emplear grandes cantidades de otras materias

primas. No obstante, las cementeras suelen utilizar mezclas de diversos materiales.

En la fabricacin del cemento se trituran las materias primas mezcladas y se

calientan hasta que se funden, formando el clnquer, que a su vez se tritura hasta

lograr un polvo fino. Para el calentamiento se suele emplear un horno rotatorio de ms

de 150 m de largo y ms de 3,2 m de dimetro. Estos hornos estn ligeramente

inclinados, y las materias primas se introducen por su parte superior, ya sea en forma

de polvo seco de roca o como pasta hmeda hecha de roca triturada y agua. A medida

que desciende a travs del horno, se va secando y calentando con una llama situada al

fondo del mismo. Segn se acerca a la llama se separa el dixido de carbono y la

mezcla se funde a temperaturas entre 1.540 y 1.600 C. El material tarda unas seis

horas en pasar de un extremo a otro del horno. Despus de salir del horno, el clnquer

se enfra con rapidez y se tritura, transportndose a una empaquetadora o a silos o

depsitos de almacenamiento. El material obtenido tiene una textura tan fina que el

90% o ms de sus partculas podran atravesar un tamiz o colador con 6.200 agujeros

por centmetro cuadrado.

En los hornos modernos se pueden obtener de 27 a 30 kg de cemento por cada

45 kg de materia prima. La diferencia se debe sobre todo a la prdida de agua y

dixido de carbono. Por lo general, en los hornos se quema carbn en polvo,

consumindose unos 450 kg de carbn por cada 900 g de cemento fabricado. Tambin

se utilizan gases y otros combustibles derivados del petrleo.

Para comprobar la calidad del cemento se llevan a cabo numerosas pruebas. Un

mtodo comn consiste en tomar una muestra de argamasa de tres partes de arena y

una de cemento y medir su resistencia a la traccin despus de una semana sumergida

en agua.

Cementos Especiales

Mediante la variacin del porcentaje de sus componentes habituales o la adicin

de otros nuevos, el cemento Portland puede adquirir diversas caractersticas de

acuerdo a cada uso, como el endurecimiento rpido y resistencia a los lcalis.

Los cementos de fraguado rpido, a veces llamados cementos de dureza

ultrarrpida, se consiguen aumentando la proporcin de silicato triclcico o mediante

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una trituracin fina de modo que el 99,5% logre pasar un filtro de 16.370 aberturas por

centmetro cuadrado. Algunos de estos cementos se endurecen en un da como los

cementos ordinarios lo hacen en un mes. Sin embargo, durante la hidratacin

producen mucho calor y por ello no son apropiados para grandes estructuras en las

que esa cantidad de calor puede provocar la formacin de grietas.

En los grandes vertidos se suelen emplear cementos especiales de poco calor de

fraguado, que por lo general contienen mayor cantidad de silicato diclcico. En obras

de hormign expuestas a agentes alcalinos (que atacan al hormign fabricado con

cemento Portland comn) se suelen utilizar cementos resistentes con bajo contenido

en aluminio. En estructuras construidas bajo el agua del mar se emplean normalmente

cementos con un contenido de hasta un 5% de xido de hierro, y cuando se precisa

resistencia a la accin de aguas ricas en sulfatos se utilizan cementos con una

composicin de hasta un 40% de xido de aluminio.

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CAPTULO II

MATERIAS PRIMAS PARA LA ELABORACIN DEL CEMENTO. Los cementos portland son cementos hidrulicos compuestos principalmente de

silicatos de calcio. Los cementos hidrulicos fraguan y endurecen al reaccionar

qumicamente con el agua. Durante esta reaccin, llamada hidratacin, el cemento se

combina con agua para formar una pasta endurecida de aspecto similar a una roca.

El cemento, como tal contiene una serie de materias primas, pero todo depende

del tipo de cemento que queramos obtener. Como norma general, el cemento ms

demandado el de Cemento Portland (se le llama as porque es de all de donde se

obtena la materia prima principal del mismo, de la isla de Portland).

Sabemos que la materia principal del cemento depende del tipo del mismo: Lo

ms usando o demandado es la materia de tipo caliza, muy fcil de obtener, pero

tambin se encuentra el de origen puzolnico, algo ms elaborado y ms complicado

de obtener.

Ahora bien, las materias primas principales para la creacin del cemento son:

- Piedra caliza o Puzolnica

- Diferentes tipos de xidos (Calcio, Silicio, manganeso, hierro, aluminio). Estos

suelen acompaar a la caliza.

- Arcilla.

- Bauxita. (Tipos de hierros)

- Residuos de aceras.

- Tipos de cenizas que suelen contener sulfatos, nitratos,...

La mayora de estos compuestos, les confiere al cemento un tipo de dureza, el

problema es que el cemento tal cual necesitas de unos estabilizadores para que no se

endurezca, para ello se le suele aadir yeso que acta de fraguante del mismo, pero la

manera en la que el cemento hace que no endurezca rpidamente, es sometindolo a

un enfriamiento muy rpido, de 1400C a 100C en apenas segundos.

Los componentes bsicos para la fabricacin del cemento portland son el xido

de calcio, xido de slice, almina y el xido de hierro. Muchos de estos materiales se

obtienen de yacimientos y minas de piedra caliza, esencialmente en lugares donde

prolifera la cal.

La materia prima necesaria para tener las cantidades correctas de los

componentes bsicos es una mezcla de materiales calcreos (piedra caliza) y arcillosos.

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Los cementos Portland tpicos consisten en mezclas de silicato triclcico

(3CaOSiO2), aluminato triclcico (3CaOAl2O3) y silicato diclcico (2CaOSiO2) en

diversas proporciones, junto con pequeas cantidades de compuestos de hierro y

magnesio. Para retardar el proceso de endurecimiento se suele aadir yeso.

Los compuestos activos del cemento son inestables, y en presencia de agua

reorganizan su estructura. El endurecimiento inicial del cemento se produce por la

hidratacin del silicato triclcico, el cual forma una slice (dixido de silicio) hidratada

gelatinosa e hidrxido de calcio. Estas sustancias cristalizan, uniendo las partculas de

arena o piedras siempre presentes en las mezclas de argamasa de cemento para

crear una masa dura. El aluminato triclcico acta del mismo modo en la primera fase,

pero no contribuye al endurecimiento final de la mezcla. La hidratacin del silicato

diclcico acta de modo semejante, pero mucho ms lentamente, endureciendo poco

a poco durante varios aos. El proceso de hidratacin y asentamiento de la mezcla de

cemento se conoce como curado, y durante el mismo se desprende calor.

El cemento Portland se fabrica a partir de materiales calizos, por lo general

piedra caliza, junto con arcillas, pizarras o escorias de altos hornos que contienen xido

de aluminio y xido de silicio, en proporciones aproximadas de un 60% de cal, 19% de

xido de silicio, 8% de xido de aluminio, 5% de hierro, 5% de xido de magnesio y 3%

de trixido de azufre. Ciertas rocas llamadas rocas cementosas presentan en su

composicin estos elementos en proporciones adecuadas y se puede obtener cemento

a partir de ellas sin necesidad de emplear grandes cantidades de otras materias

primas. No obstante, las cementeras suelen utilizar mezclas de diversos materiales.

Conglomerantes hidrulicos son productos que amasados con agua fraguan y endurecen, tanto expuestos al aire como sumergidos en agua. Los ms importantes son los cementos.

Conglomerantes Hidrulicos. Componentes de los cementos Clnquer portland:

resultado de la calcinacin hasta fusin parcial de mezclas muy ntimas de calizas y arcillas.

Clnquer Aluminoso: igual que el clinker portland pero sustituyendo parcialmente

las arcillas por bauxita que da lugar a un porcentaje mayor del 30% de almina. Escorias Siderrgicas (S): material procedente del enfriado brusco de la ganga

procedente de altos hornos. Puzolanas Naturales (P): rocas tobceas o volcnicas finamente divididas. Cenizas Volantes (V): residuos slidos obtenidos por precipitacin electrosttica

de las cenizas de centrales de carbn.

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Humo De Slice (D): resultado de la reduccin de slice de alta pureza con carbn en hornos de arco elctrico.

Filleres Calizos (L): carbonato clcico y calizas en porcentajes superiores al 85%. Reguladores de fraguado como el sulfato clcico ADITIVOS DE CEMENTOS Conglomerantes hidrulicos. Clasificacin y denominacin de los cementos Clasificacin de los cementos en cementos Portland y cementos especiales. Clasificacin de los cementos Portland por TIPO segn el RC 97: se refiere

esencialmente a la composicin o mejor al porcentaje relativo de los distintos elementos que lo componen.

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CAPTULO III

PROCESOS DE FABRICACIN DEL CEMENTO.

Los cementos portland son cementos hidrulicos compuestos principalmente de

silicatos de calcio. Los cementos hidrulicos fraguan y endurecen al reaccionar

qumicamente con el agua. Durante esta reaccin, llamada hidratacin, el cemento se

combina con agua para formar una pasta endurecida de aspecto similar a una roca.

Los componentes bsicos para la fabricacin del cemento portland son el xido

de calcio, xido de slice, almina y el xido de hierro.

La materia prima necesaria para tener las cantidades correctas de los

componentes bsicos es una mezcla de materiales calcreos (piedra caliza) y arcillosos.

Explotacin de Canteras y Trituracin

El primer paso, entonces, para la fabricacin del cemento portland es buscar

depsitos de roca para asegure tengan las caractersticas necesarias para obtener un

cemento de calidad.

La cal es el componente que se encuentra en mayor cantidad en el clinker del

cemento Portland y su origen se debe a la descomposicin del carbonato de calcio por

medio del calor.

Como se dijo anteriormente, se usa una variedad de elementos como materia

prima, los cuales se pueden clasificar segn su contenido de carbonatos de calcio de la

siguiente manera:

Calizas: Portadoras en abundancia de carbonato de

calcio (75 - 100%) Margas: Su contenido de carbonato de calcio es de 40 -

75% y van acompaadas de slice y productos arcillosos. Arcillas: Principalmente contienen slice combinada con

almina y otros componentes como xidos de hierro, sodio y potasio

Generalmente los materiales crudos enunciados no cumplen por completo los requerimientos qumicos del cemento portland, por este motivo se utilizan los denominados "correctores" que proporcionan los elementos minoritarios faltantes.

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Las canteras suelen requerir un "corrector" de hierro, tal como la hematita o la magnetita.

Calcinacin. La siguiente etapa es la coccin de la materia

prima. En el mtodo de va seca, la harina almacenada en los silos de homogenizacin se lleva a una torre de precalentamiento, que tiene una temperatura entre 900 y 1,000 C. El calor proviene de gases producidos por la combustin del combustible del horno, el cual puede ser carbn, gas o aceites combustibles. El objetivo del precalentamiento es el de ahorrar energa, ya que se

aprovecha el calor emanado por los hornos. En el mtodo de va hmeda no se precalienta la pasta, sino que sta es transportada por bombas centrfugas a los hornos.

En ambos casos se lleva el material a un horno, el cual es un largo cilindro de acero revestido interiormente con ladrillos refractarios, y que gira alrededor de su eje longitudinal, con una pequea pendiente descendente.

La velocidad de rotacin vara de 0 a 150 revoluciones por hora, y a travs de ese movimiento el material sigue sus reacciones qumicas para formar los compuestos del clinker.

En el horno se distinguen las siguientes etapas, las cuales son: secado, calcinacin, clnkerizacin y enfriamiento.

1. El secado:

Se da en el material proveniente del mtodo de va hmeda.

2. Calcinacin: En esta zona de calcinacin los carbonatos de calcio y de magnesio se disocian en xido de calcio y magnesio respectivamente.

3. Clnkerizacin:

En la etapa de clnkerizacin es donde se producen las reacciones qumicas ms complejas del proceso, transformndose la materia prima en un nuevo material llamado clinker, que tiene la forma de pelotillas verde-grisceas de unos 12 mm de dimetro.

PROCESO DE FABRICACIN DEL CEMENTO

El proceso de fabricacin del cemento comprende cuatro etapas principales: extraccin y molienda de la materia prima, homogeneizacin de la materia prima, produccin del clinker y La materia prima para la elaboracin del cemento (caliza,

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arcilla, arena, mineral de hierro y yeso) se extrae de canteras o minas y dependiendo de la dureza y ubicacin del material, el sistema de explotacin y equipos utilizados vara.

Una vez extrada la materia prima es reducida a tamaos que puedan ser procesados por los molinos de crudo.

La etapa de homogeneizacin puede ser por va hmeda o por va seca, dependiendo de si se usan corrientes de aire o agua para mezclar los materiales.

En el proceso hmedo la mezcla de materia prima es bombeada a balsas de homogeneizacin y de all hasta los hornos en donde se produce el clinker a temperaturas superiores a los 1500 centgrados. En el proceso seco, la materia prima es homogeneizada en patios de materia prima con el uso de maquinarias especiales. En este proceso el control qumico es ms eficiente y el consumo de energa es menor, ya que al no tener que eliminar el agua aadida con el objeto de mezclar los materiales, los hornos son ms cortos y el clinker requiere menos tiempo sometido a las altas temperaturas.

El clinker obtenido, independientemente del proceso utilizado en la etapa de homogeneizacin, es luego molido con pequeas cantidades de yeso para finalmente obtener cemento.

PASOS DE LA FABRICACIN:

1. Explotacin de materia prima: De las canteras de piedra se extrae la caliza, y las arcillas a travs de barrenacin y detonacin con explosivos.

2. Transporte de materia prima: Una vez que las grandes masas de piedra han sido fragmentadas, se transportan a la planta en camiones o bandas.

3. Trituracin: El material de la cantera es fragmentado en las trituradoras, cuya tolva recibe la materia prima, que por efecto de impacto o presin son reducidos a un tamao mximo de una o media pulgada.

4. Prehomogeneizacin: Es la mezcla proporcional de los diferentes tipos de arcilla, caliza o cualquier otro material que lo requiera.

5. Almacenamiento de materia prima: Cada uno de las materias primas es transportado por separado a silos en donde son dosificados para la produccin de diferentes tipos de cemento.

6. Molienda de materia prima: Se realiza por medio de un molino vertical de acero, que muele el material mediante la presin que ejercen tres rodillos cnicos al rodar sobre una mesa

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giratoria de molienda. Se utilizan tambin para esta fase molinos horizontales, en cuyo interior el material es pulverizado por medio de bolas de acero.

7. Homogeneizacin de harina cruda: Se realiza en los silos equipados para lograr una mezcla homognea.

8. Calcinacin: Es la parte medular del proceso, donde se emplean grandes hornos rotatorios en cuyo interior a 1,400 C la harina cruda se transforma en clinker, que son pequeos mdulos gris obscuro de 3 a 4 cm.

9. Molienda de cemento: El clinker es molido a travs de bolas de acero de diferentes tamaos a su paso por las dos cmaras del molino, agregando el yeso para alargar el tiempo de fraguado del cemento.

10. Envase y embarque del cemento: El cemento es enviado a los silos de almacenamiento; de los que se extrae por sistemas neumticos o mecnicos, siendo transportado a donde ser envasado en sacos de papel, o surtido directamente a granel. En ambos casos se puede despachar en camiones, tolvas de ferrocarril o barcos.

PROCESO VA HMEDA

Leyenda: 1 Canteras 2 Trituracin Primaria 3 Tamizado 4 Trituracin Secundaria 5 Finos 6 Almacenamiento de los Materiales

7 Dosificacin 8 Molino 9 Adicin de Agua 10 Silos

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11 Balsas de Premezclado 12 Chimenea 13 Electro Filtro 14 Horno Rotatorio 15 Enfriador del Clnquer 16 Quemador 17 Depsito de Clnquer y Yeso 18 Yeso

19 Dosificacin 20 Material Grueso 21 Molino 22 Material Fino 23 Separador de Aire 24 Filtro 25 Silos de Almacenamiento 26 Despacho 27 Despacho a Granel 28 Ensacado 29 Despacho en Sacos 30 Despacho en Barco

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PROCESO VA SECA

Leyenda: 1 Canteras 2 Trituradora 3 Patio Materias Primas y Pre homogeneizacin 4 Tolva 5 Molino de Crudo 6 Filtro Electroesttico 7 Silos de Homogeneizacin 8 Almacenamiento 9 Torre de Precalentamiento

10 Horno Rotatorio 11 Enfriador 12 Silos de Clnquer 13 Molino de Cemento 14 Silo de Cemento 15 Despacho 16 Despacho a Granel 17 Ensacado 18 Despacho en Sacos 19 Muelle Barcos

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CAPTULO IV

1MATERIALES QUE SE USAN, SE HAN USADO Y PUEDEN USARSE PARA LA FABRICACIN DEL CEMENTO.

A partir de los aos 1980 el uso de cementos fabricados con clinker portland y

material calcreo se ha incrementado como consecuencia de presentar en algunos

casos, ventajas con respecto al cemento portland sin adicin, y en otros, por la

paulatina desaparicin en el mercado de ste ltimo cemento. En la prctica, es cada

vez ms comn el empleo de los cementos portland con material calcreo.

En este trabajo se analizan los resultados obtenidos en distintas investigaciones

sobre la modificacin de las propiedades en estado fresco y de las propiedades

mecnicas de los hormigones elaborados con contenido variable de material calcreo

(0 a 20 %).

En estado fresco, el empleo de cementos con material calcreo no modifica el

consumo de agua para obtener un determinado asentamiento, ni el tiempo de

fraguado y disminuye sensiblemente la exudacin del hormign. En estado

endurecido, aumenta la resistencia a edades tempranas, mientras que a 28 das se

pueden obtener resistencias similares a la registrada por el cemento portland sin

adicin.

Las materias primas para la fabricacin de clinker son dos principalmente: Un aporte de carbonato: generalmente calizas o margas. Son las encargadas de

aportar el CaO que luego reaccionar en el horno para formar los silicatos que son los componentes realmente activos en el clinker.

Un aporte de fundentes: generalmente arcillas o pizarras. Son las encargadas

de aportar los xidos que funcionan como fundentes y que contribuyen a la formacin de fase lquida en el horno facilitando las reacciones. Estos materiales se extraen mediante perforacin y voladura de una cantera que generalmente se encuentra en las proximidades de la fbrica. Una vez realizado el arranque el material sufre una primera trituracin y es transportado a las instalaciones de la fbrica.

1 Para ms detalles vase el Captulo referente a materias primas del Cemento

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Materiales minerales calcreos (* la caliza-CaCO3- carbonato de calcio- ms del 60% e impurezas: arcilla, slice y dolomita, entre otras. La cantidad de magnesio debe ser pequea, ya que si el cemento contiene ms cantidad del lmite permitido, el hormign producido con l aumenta de volumen con el tiempo, generando fisuras y por lo tanto prdida de resistencia), almina y slice (* arcilla- silicato hidratado complejo de aluminio, con porcentajes menores de hierro y otros elementos. La arcilla aporta al proceso xido de slice- SiO2, xido de hierro- Fe2O3 y xido de aluminio-Al2O3), * algunas veces xido de hierro (el ms comn) y *el yeso (sulfato de calcio hidratado-CaSO42H2O- es un producto que se agrega al final del proceso de produccin, con el fin de controlar el tiempo de fraguado del cemento).

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CAPTULO V

TCNICAS MODERNAS PARA LA FABRICACIN DEL CEMENTO.

MOLINOS VERTICALES.

El diseo 2+2/3+3.

Los molinos con el diseo 2+2 (Fig. 4), para moler clinker, escoria y aditivos,

utilizan bsicamente los bien probados principios de los molinos verticales para el

crudo. La principal diferencia entre los molinos 2+2 y los convencionales con 4 rodillos

para moler el crudo, son los dos pares de rodillos de diferentes tamaos.

Los llamados rodillos-s preparan el material en el lecho del plato de molienda.

Estos rodillos-s son ms ligeros y tienen un dimetro ms pequeo que el otro par de

rodillos, los llamados rodillos-m. Un dispositivo hidrulico permite que los rodillos sean

posicionados a una determinada altura sobre el plato donde compactan y airean el

lecho de material.

Despus de esta preparacin, el material es recibido apropiadamente por los

grandes rodillos de diseo convencional. Las fuerzas requeridas para moler se

transmiten a los rodillos-m por medio de los cilindros hidrulicos, unidos a los

balancines de los rodillos-m. Todos los rodillos-m se soportan sobre columnas

individuales, que a su vez estn anclados en la cimentacin del molino.

El sistema 2+2 se emplea hasta producciones de 170 t/h. En el caso de que se

requiera una mayor produccin, se emplea el sistema 3+3, que consiste en 3 rodillos-s

y 3 rodillos-m.

Como los rodillos-s no aplican las fuerzas de molienda, sus camisas pueden ser

de acero normal. Para los rodillos-m se emplean camisas de fundicin de cromo

antidesgaste.

Las demandas de mercado obligaron a desarrollar un nuevo separador para

incorporarlo en la carcasa del molino. Hoy en da, el nuevo separador de alta eficiencia

tipo rotor de jaula, ya esta siendo instalado en todos los molinos Loesche.

Cemento Hidrulico

23

Fig. 4

Plantas para moler escoria y clinker.

El diseo de plantas de molienda con molino 2+2 es muy simple (Fig.5). Se

recogen la escoria, el clinker y los aditivos de las tolvas de alimentacin con cintas

dosificadoras y se transportan hasta la entrada del molino. Un separador magntico y

un detector de metales son utilizados para prevenir que trozos de metal u otros

objetos sean alimentados al interior del molino.

La triple esclusa, operada hidrulicamente, sirve como sello de aire a la entrada

del molino. El material alimentado se seca y se muele simultneamente. Despus de

que el material ha pasado por el plato y ha sido triturado por los rodillos-m, deja el

plato para ser arrastrado por el flujo de gases hasta el separador de alta eficiencia. El

producto final deja el molino conjuntamente con el flujo de gases mientras el material

rechazado vuelve hasta el del plato y es molido de nuevo.

Dependiendo del modo operativo, se puede recircular los gases al molino o se

expulsan por la chimenea. Se puede conectar un generador de gases calientes a la

tubera de recirculacin, que sirve como fuente de gas caliente en caso de tener que

secar el material muy hmedo, como es la escoria granulada de alto horno, la puzolana

Cemento Hidrulico

24

u otros aditivos hmedos. Con la componente de aire fresco, se puede regular la

temperatura del producto.

Fig. 5

La escoria granulada de alto horno contiene cierta cantidad de hierro, en el

rango entre 1% y 3%, que se acumula en el plato durante la operacin. Estas partculas

de hierro se eliminan del plato, cayendo al conducto de gas caliente que se encuentra

en la parte inferior del molino. All las recogen los rascadores y son evacuadas fuera

del molino.

Junto con las partculas de hierro cae tambin algo de material alimentado. Este

material rechazado se transporta con el elevador hasta una tolva de donde se extrae

de forma controlada. En las plantas de molienda de escoria, se pasa el material

rechazado a travs de un tambor magntico, que separa el hierro del resto de los

rechazos. El hierro es recogido en contenedores separados, mientras el resto del

material se alimenta nuevamente al molino, junto con el material fresco. Esto reduce

drsticamente el desgaste de las camisas de los rodillos y el blindaje del plato.

Todo el circuito esta completamente cerrado. El transporte del material dentro

de este circuito cerrado se realiza por medio de conductos cerrados sin necesidad de

transportadores, que podran necesitar atencin durante la operacin o

mantenimiento.

Cemento Hidrulico

25

La planta de molienda no requiere de un edificio, sino que puede estar

perfectamente al aire libre (Fig.6). Comparado con otros sistemas de molienda, el nivel

de ruidos de estos molinos es extremadamente bajo.

ELECTROFILTROS

Las tcnicas de control de emisiones de partculas se han dirigido

fundamentalmente a la reduccin de la cantidad emitida; sin embargo, en la actualidad

se observa la necesidad de un cambio cualitativo como resultado de la identificacin

de las partculas finas (

Cemento Hidrulico

26

-Movimiento de la partcula asociada a carga hacia la superficie del electrodo de

depsito; en el seno de una suspensin de partculas sometida a un campo elctrico.

-Adhesin de la partcula carga a la superficie de la placa.

-Desprendimiento de la capa depositada bajo la accin de mecanismos de

golpeo.

-Recogida en tolva y evacuacin de polvo desprendido.

Neumticos usados como fuente energtica en la Fabricacin de cemento.

El principio conocido como 3RVE establece el orden jerrquico segn el cual es

preferible reducir, reutilizar y reciclar (3R), valorizar (V) y eliminar (E) los residuos.

La valorizacin se presenta como una alternativa a la eliminacin que consiste,

en general, en enterrar o incinerar los residuos. La valorizacin energtica, a diferencia

de la incineracin, tiene como objetivo extraer el poder calorfico de los residuos con el

fin de sustituir parte de los combustibles convencionales. La valorizacin energtica

presenta, por consiguiente dos ventajas: por un lado, se consigue disminuir la cantidad

de residuos y, por otro, permite reducir el consumo de combustibles fsiles. Los

residuos ms solicitados, debido a su alto poder calorfico, son los aceites usados, los

disolventes residuales y los neumticos usados. Es evidente que las industrias que

mayor inters presentan por la utilizacin de este tipo de residuos, como fuente

energtica, son aqullas con altos consumos de energa, tales como las industrias

pastero- papeleras, de cemento y las centrales trmicas.

En este punto del trabajo se analizarn las ventajas econmicas y

medioambientales que supone la utilizacin de neumticos usados como fuente

energtica en el proceso de fabricacin de cemento. Ms especficamente, se

expondr la experiencia vivida por una fbrica de cemento canadiense que ha

conseguido incorporar un 15% de neumticos usados (con posibilidad de aumentar

hasta el 20%) como combustible de sustitucin del carbn, con lo cual ha podido

reducir los costes de operacin del horno de clinkerizacin, adems de respetar las

normativas de emisin de gases y de partculas slidas a la atmsfera y de convertirse

en una empresa lder de recuperacin de neumticos usados.

Consumo energtico del proceso de fabricacin de cemento.

El consumo en la fabricacin de clinker est constituido por varios trminos

entlpicos: entalpa de calentamiento del crudo, entalpa de vaporizacin del agua,

entalpa de descarbonatacin y entalpa de fusin. La energa que se requiere para

fabricar un kg de clinker es de 4,31 MJ. Tal como ilustra la Fig. 7, la entalpa de

calentamiento esta compuesta de tres trminos. El calor sensible es de 2,05MJ/kg, lo

cual supone el 47,5% del consumo total. Por otro lado la deshidratacin

(fundamentalmente de la arcilla) necesita 0,17MJ/kg, lo que corresponde tan slo al

Cemento Hidrulico

27

4%del consumo global. La descarbonatacin del crudo absorbe 1,99MJ/kg, es decir, el

46% del consumo global. Queda, pues, patente que la eliminacin del dixido de

carbono de la caliza es un proceso altamente endotrmico. Por fin, se necesitan

0,10MJ/kg para fundir una fraccin del crudo 2,5%.

Es evidente que puede recuperarse una parte importante de la energa

aprovechando el contenido calorfico, tanto del clinker como de los gases.

Tericamente podran recuperarse 2,55MJ/kg de clinker. Tal como indica la Fig. 8, las

reacciones de formacin de silicatos desprenden 0,46MJ/kg. Si se enfra el clinker

desde su temperatura a la salida del horno (1450C) hasta 20C, se recuperaran

1,50MJ/kg. El enfriamiento del dixido de carbono desde 900 a 20C desprende una

energa de 0,50MJ/kg. Por fin, el enfriamiento y condensacin del agua proveniente de

la arcilla permitiran recuperar 0,08MJ/kg.

Por lo tanto el balance entlpico permite afirmar que tericamente se

necesitaran 1,76MJ para fabricar un kg de clinker. Ahora bien, el consumo mnimo real

es de 3,15MJ/kg, ya que existen prdidas inevitables: 0,63 MJ/kg por los gases y

0,42MJ/kg por el clinker, debido a un enfriamiento insuficiente. Por otro lado, existen

prdidas trmicas de 0,34MJ/kg al no estar el horno perfectamente aislado. En la

prctica el consumo energtico requerido para la fabricacin de 1 kg de clinker es 3,6-

4,5 MJ si el proceso tiene lugar por va seca sin recuperacin y 3,3-3,6MJ cuando se

aaden intercambiadores de recuperacin, mientras que el proceso por va hmeda

necesita 5- 6MJ.

Aparte del consumo de combustibles, es preciso tener en cuenta la electricidad

que se requiere para hacer funcionar las trituradoras, los molinos, los motores de

rotacin del horno, as como ciertos sistemas de depuracin de las emisiones gaseosas.

Las fbricas de cemento norteamericanas han necesitado para la fabricacin de un kg

de cemento, una energa media de 4,6MJ/kg, suministrada por combustibles y 0,15

kw.h de electricidad). Esto significa que, por trmino medio el 90% de la energa

proviene de lo combustibles, y el 10% de la electricidad. El consumo energtico es tan

importante en una fbrica de cemento que el 25-40% del coste de produccin del

clinker corresponde al combustible consumido. Otras fuentes citan que el corresponde

el 20-25% del coste de fabricacin del cemento.

Al haberse realizado importantes esfuerzos para reducir el coste energtico en

los ltimos aos (por ejemplo sustitucin de instalaciones obsoletas e implantacin de

sistemas de recuperacin de energa en los sistemas de precalentamiento -

precalcinacin) resultar cada vez ms difcil mejorar las eficacias energticas de las

fbricas de cemento. Ahora bien lo que si es posible para reducir los costes energticos

es utilizar residuos con potencial calorfico, como fuente de sustitucin parcial de los

combustibles convencionales.

Cemento Hidrulico

28

CAPTULO VI

PRODUCCIN MUNDIAL DE CEMENTO.

PRODUCCIN DE CEMENTO

En 1995 la produccin ascendi a 26,42 Mt, lo que represent un aumento del

5,14% respecto a 1994 (25,13 Mt), que es slo la mitad del incremento experimentado

en el ejercicio anterior.

En la actualidad existen 43 fbricas, de las cuales tres (dos en Canarias y una en

el Pas Vasco) parten directamente de clinker, nacional mayoritariamente, para la

fabricacin del cemento. La capacidad de produccin de clinker para cemento gris es

de 31,89 Mt, y la de clinker para cemento blanco de 1,11 Mt.

Diecisis fbricas tienen una capacidad de produccin de ms de un milln de

toneladas anuales.

La distribucin de fbricas por comunidades autnomas y las producciones

obtenidas en 1994 y 1995, se incluye en el grfico y cuadro siguientes.

CONSUMO DE MATERIAS PRIMAS PARA CEMENTO

Segn la Estadstica Minera, el consumo de materias primas para cemento

ascendi, en 1994, a 36 Mt, cifra similar a la de OFICEMEN, compensndose las

diferencias de participacin de alguna de las materias primas segn ambas fuentes.

Los datos correspondientes a 1995, segn OFICEMEN, arrojan una cifra de algo

ms de 40 Mt, sin incluir cenizas volantes ni escorias de alto horno. Esto representa un

aumento del 6,7% respecto al ao anterior, y acorde con el incremento de algo ms

del 5% experimentado por la produccin de cemento.

La participacin de las diferentes materias primas en la fabricacin de cemento

en los dos ltimos aos queda reflejada en la tabla siguiente:

PANORAMA MUNDIAL

El crecimiento de la produccin mundial de cemento sigui la tnica moderada

de los ltimos aos, pudiendo hablarse de casi un estancamiento entre 1994 y 1995.

Los principales pases productores, en 1994 y 1995, han sido China, Japn, que

ha pasado a ocupar el segundo lugar, y Estados Unidos. India y Corea del Sur han

aumentado sus producciones, sobrepasando ligeramente a Rusia.

La capacidad mundial de produccin de clinker es de 1 400 Mt. La produccin en

1995 fue, segn el Mineral Commodity Summaries (1996), de 1 390 Mt, muy similar a

Cemento Hidrulico

29

la de 1994 (1 370 Mt). En el grfico que se acompaa se detallan las producciones de

los siete primeros pases productores, comparados con Espaa.

Los principales grupos cementeros de la Unin Europea son el britnico Blue

Circle, los alemanes Heidelberger Zement y Dyckerhoff, el francs Lafarge-Coppe, el

mejicano CEMEX, el italiano ITALCEMENTI y el grupo escandinavo SCANCEM.

PRODUCCIN DE CEMENTO (MILLONES DE TM)

PRODUCCIN DE CEMENTO EN EL MUNDO

Este es un grfico posteado en Boing Boing que, originalmente, no dice que sea

produccin sino consumo que es diferente. No he podido comprobar la fuente original

que es la pgina The oil drum porque su servidor esta cado (quiz producto

precisamente del post de Boing Boin) De todas formas, en la Wiki hay un mapa por

Cemento Hidrulico

30

pases y produccin que es ms o menos lo mismo. Tambin es esta lista de todos los

pases productores de cemento de Index Mundi en donde se pueden corroborar las

cifras. Lo que esta claro de todo esto es que la China y la India estn construyendo (y

produciendo) enormes cantidades de cemento y que Espaa esta dentro de los 20

pases que mas producen/consumen. Hay que aclarar que los datos solo llegan al ao

2005. Clic para ampliar.

Cemento Hidrulico

31

PRODUCCIN MUNDIAL POR PAS

Despus de analizar la evolucin en la produccin de cemento en los distintos continentes, se observan en el cuadro siguiente, los niveles de produccin que tuvieron algunos de los principales pases americanos y europeos en los aos de 1991 y 1992, as como sus respectivos consumos de cemento por habitante.

Produccin de cemento por pas, 1991-92 (toneladas mtricas)

Pas 2008 2007 % Diferencia 2008 Consumo

2007 /2008 KG. /HAB. Italia 41,347,100 40,716,900 1.55% 770 Alemania 33,221,000 31,136,000 6.70% 457 Espaa 24,615,000 27,581,600 -10.76% 666 Grecia 12,947,000 12,980,000 -0.25% 750 Reino Unido 11,528,000 11,500,000 0.24% 218 Blgica 7,043,000 5,198,000 35.49% 574 Austria 5,030,000 5,036,000 -0.12% 683 Suiza 4,260,000 4,730,000 -9.94% 647 Holanda 3,092,000 3,302,000 -6.36% 327 Canad 8,613,000 9,383,000 -8.21% 268 Mxico 26,900,000 25,100,000 7.17% 302 EUA 70,761,000 68,876,000 2.74% 300 Cuba 3,700,000 3,500,000 5.71% 330 Venezuela 5,615,100 5,545,200 1.26% 260 Colombia 6,806,700 6,302,700 8.01% 185 Argentina 5,050,600 4,399,100 14.81% 152 Chile 2,654,000 2,231,100 18.95% 199 Brasil 23,902,700 27,940,100 -14.45% 157 Turqua 28,607,300 26,260,500 8.94% 440

Cemento Hidrulico

32

CEMENTO: PROYECCIONES DE PRODUCCIN MUNDIAL

China contina su tarea de reajustar la estructura de la industria del cemento, con el fin de reducir la sobre produccin y abandonar la tecnologa anticuada, indic un informe emitido hoy por la Comisin Estatal de Desarrollo y Reforma (CEDR) del pas.

La comisin, junto con el Ministerio de Finanzas, el de Comercio y otros organismos gubernamentales, public una circular que exige a los gobiernos locales acelerar la reestructura de la industria del cemento, acechada por la sobre produccin y la contaminacin.

'En 2010, la produccin de cemento de China alcanzar 1.250 millones de toneladas, con una sobre produccin de 250 millones de toneladas', segn el documento, por lo que la comisin acelerar la eliminacin de las lneas de fabricacin de cemento poco productivas y con tecnologa anticuada.

A juicio de la comisin, es necesario concentrar la produccin a travs de las fusiones y las adquisiciones e imponer un mayor control sobre la produccin sobrante.

La produccin de los cuatro mayores fabricantes de cemento supuso un 12,24 por ciento del total del pas en 2004, mientras que las diez mayores firmas internacionales produjeron un tercio del total mundial.

De acuerdo con la circular, se espera que el nmero de las empresas de cemento se reduzcan a 3.500 y que con ello la produccin anual ascienda de 200.000 toneladas a 400.000 toneladas en 2010.

China produjo un total de 1.060 millones de toneladas de cemento el ao pasado, un crecimiento del 9,3 por ciento respecto a 2004, mientras que las ganancias bajaron un 38,7 por ciento para alcanzar 8.050 millones de yuanes (1.000 millones de dlares USA), conforme a las estadsticas de la CEDR.

La capacidad sobrante se debe a las inversiones excesivas en el sector chino en los ltimos aos, por lo que alrededor del 35,9 por ciento de estas firmas registraron prdidas en 2005, un incremento de un 8,9 por ciento respecto a 2004, segn la fuente.

Esto ha sido atribuido al rpido crecimiento de las inversiones en activos fijos en el pas, que alcanzaron 1.390.800 millones de yuanes (171.703 millones de dlares) en los primeros tres meses del ao, un incremento anual del 27,7 por ciento.

'Sin embargo, China es capaz de controlar el crecimiento de estas inversiones en 2006', indic Zheng Jingping, portavoz del Bur Estatal de Estadsticas.

Cemento Hidrulico

33

CAPTULO VII

2PASES QUE PRODUCEN MAYOR CANTIDAD DE CEMENTO Y PASES QUE

MAYOR CONSUMEN A NIVEL MUNDIAL.

Las empresas que conforman la Asociacin Dominicana de productores de Cemento Portland rechazaron que el mercado de cemento sea operado de manera oligoplica, acordar los precios entre ellas, como afirmara el secretario de Industria y Comercio, JOS RAMN FADUL.

El presidente de la Asociacin, Huscar Rodrguez, argument que la industria cementera dominicana siempre se ha mostrado abierta a la competencia nacional e internacional, apoyando la libre empresa.

El mercado del cemento es totalmente libre en Repblica Dominicana. Cualquiera que est interesado en integrarse, ya sea como productor local o importador, puede hacerlo participando justa y ticamente dentro del marco de las leyes que aplican a la competencia, explic.

El secretario de Industria y Comercio, Fadul, acus ayer a los fabricantes de cemento de ponerse de acuerdo para fijar un precio abusivo y exagerado al producto, por lo que les advirti que el gobierno tendr que tomar medidas drsticas para acabar con este relajo.

Asimismo, Rodrguez resalt que la industria del cemento en Repblica Dominicana ofrece productos de la ms alta calidad a precios que l defini de competitivos en la regin, generando una importante contribucin econmica al pas, y manteniendo alrededor de 4,500 empleos directos y 10,000 indirectos, as como importantes contribuciones a la administracin tributaria e ingresos de divisas.

Sostuvo que todo esto es producto de una inversin total de ms de 1,000 millones de dlares, gracias a lo cual la industria ha pasado de ser un importador relevante, a ser autosuficiente y exportar aproximadamente el 30 por ciento de su produccin.

La asociacin agreg que esto genera un impacto positivo en la balanza de pagos del pas de cerca de 200 millones de dlares, aproximadamente un por ciento del dficit de cuenta corriente de la Repblica Dominicana.

La cifra 4,500 Empleos directos. Esa cantidad de empleos aporta a la Repblica Dominicana las cementeras, asi como 10,000 indirectos, segn la Asociacin Dominicana de productores de Cemento Portland. Asimismo, la entidad dice que brinda importantes contribuciones a la administracin tributaria e ingresos de divisas.

2 Para ms detalles vase el capitulo referente a produccin Mundial del Cemento

Cemento Hidrulico

34

CAPTULO VIII

TIPOS DE CEMENTO QUE SE FABRICAN EN EL MUNDO Y EL FIN QUE TIENEN.

El Cemento Portland, uno de los componentes bsicos para la elaboracin del

concreto, debe su nombre a Joseph Aspdin, un albail ingls quin en 1824 obtuvo la

patente para este producto.

Debido a su semejanza con una caliza natural que se explotaba en la Isla de

Portland, Inglaterra, lo denomin Cemento Portland.

Los Cementos Portland son cementos hidrulicos compuestos principalmente de

silicatos de calcio hidrulicos, esto es, fraguan y endurecen al reaccionar

qumicamente con el agua. En el curso de esta reaccin, denominada hidratacin, el

cemento se combina con el agua para formar una pasta, y cuando le son agregados

arena y grava triturada, se forma lo que se conoce como el material ms verstil

utilizado para la construccin: el CONCRETO.

El clinker, la materia prima para producir el cemento, se alimenta a los molinos

de cemento junto con mineral de yeso, el cual acta como regulador del fraguado. La

molienda conjunta de stos materiales produce el cemento. Las variables a controlar y

los porcentajes y tipos de materiales aadidos, dependern del tipo de cemento que

se requiera producir.

El tipo de materias primas y sus proporciones se disean en base al tipo de

cemento deseado.

La norma ASTM C 150 establece ocho diferentes tipos de cemento, de acuerdo a

los usos y necesidades del mercado de la construccin:

CLASIFICACIN DE LOS CEMENTOS

Tipo, nombre y aplicacin

TIPO I: Normal. Para uso general, donde no son requeridos otros tipos de

cemento.

TIPO IA: Normal. Uso general, con inclusor de aire.

Cemento Hidrulico

35

TIPO II: Moderado. Para uso general y adems en construcciones donde existe un

moderado ataque de sulfatos o se requiera un moderado calor de hidratacin.

TIPO IIA: Moderado. Igual que el tipo II, pero con inclusor de aire.

TIPO III: Altas resistencias. Para uso donde se requieren altas resistencias a

edades tempranas.

TIPO IIIA: Altas resistencias. Mismo uso que el tipo III, con aire incluido.

TIPO IV: Bajo calor de hidratacin. Para uso donde se requiere un bajo calor de

hidratacin.

TIPO V: Resistente a la accin de los sulfatos. Para uso general y adems en

construcciones donde existe un alto ataque de sulfatos.

Tipo I

Este tipo de cemento es de uso general, y se emplea cuando no se requiere de

propiedades y caractersticas especiales que lo protejan del ataque de factores

agresivos como sulfatos, cloruros y temperaturas originadas por calor de hidratacin.

Entre los usos donde se emplea este tipo de cemento estn: pisos, pavimentos,

edificios, estructuras, elementos prefabricados.

Tipo II

El cemento Portland tipo II se utiliza cuando es necesario la proteccin contra el

ataque moderado de sulfatos, como por ejemplo en las tuberas de drenaje, siempre y

cuando las concentraciones de sulfatos sean ligeramente superiores a lo normal, pero

sin llegar a ser severas (En caso de presentarse concentraciones mayores se

recomienda el uso de cemento Tipo V, el cual es altamente resistente al ataque de los

sulfatos).

Genera normalmente menos calor que el cemento tipo I, y este requisito de

moderado calor de hidratacin puede especificarse a opcin del comprador. En casos

donde se especifican lmites mximos para el calor de hidratacin, puede emplearse en

obras de gran volumen y particularmente en climas clidos, en aplicaciones como

muros de contencin, pilas, presas, etc.

La Norma ASTM C 150 establece como requisito opcional un mximo de 70 cal/g

a siete das para este tipo de cemento.

Cemento Hidrulico

36

Tipo III

Este tipo de cemento desarrolla altas resistencias a edades tempranas, a 3 y 7

das. Esta propiedad se obtiene al molerse el cemento ms finamente durante el

proceso de molienda. Su utilizacin se debe a necesidades especficas de la

construccin, cuando es necesario retirar cimbras lo ms pronto posible o cuando por

requerimientos particulares, una obra tiene que ponerse en servicio muy rpidamente,

como en el caso de carreteras y autopistas.

Tipo IV

El cemento Portland tipo IV se utiliza cuando por necesidades de la obra, se

requiere que el calor generado por la hidratacin sea mantenido a un mnimo. El

desarrollo de resistencias de este tipo de cemento es muy lento en comparacin con

los otros tipos de cemento. Los usos y aplicaciones del cemento tipo IV estn dirigidos

a obras con estructuras de tipo masivo, como por ejemplo grandes presas.

La hidratacin inicia en el momento en que el cemento entra en contacto con el

agua; el endurecimiento de la mezcla da principio generalmente a las tres horas, y el

desarrollo de la resistencia se logra a lo largo de los primeros 30 das, aunque ste

contina aumentando muy lentamente por un perodo mayor de tiempo

En la fabricacin del cemento se utilizan normalmente calizas de diferentes tipos,

arcillas, aditivos -como el mineral de fierro cuando es necesario- y en ocasiones

materiales silicosos y aluminosos. Estos materiales son triturados y molidos finamente,

para luego ser alimentados a un horno rotatorio a una temperatura de 1,400 grados

centgrados y producir un material nodular de color verde oscuro denominado

CLINKER.

CEMENTOS HIDRULICOS MEZCLADOS

Estos cementos han sido desarrollados debido al inters de la industria por la

conservacin de la energa y la economa en su produccin.

La norma ASTM C 595 reconoce la existencia de cinco tipos de cementos

mezclados:

a) Cemento Portland de escoria de alto horno - Tipo IS.

b) Cemento Portland puzolana - Tipo IP y Tipo P.

c) Cemento de escoria - Tipo S.

d) Cemento Portland modificado con puzolana - Tipo I (PM).

e) Cemento Portland modificado con escoria - Tipo I (SM).

Cemento Hidrulico

37

Tipo IS

El cemento Portland de escoria de alto horno se puede emplear en las

construcciones de concreto en general. Para producir este tipo de cemento, la escoria

del alto horno se muele junto con el clinker de cemento Portland, o puede tambin

molerse en forma separada y luego mezclarse con el cemento. El contenido de escoria

vara entre el 25 y el 70% en peso.

Tipo IP y Tipo P

El cemento Portland IP puede ser empleado en construcciones en general y el

tipo P se utiliza en construcciones donde no sean necesarias resistencias altas a edades

tempranas. El tipo P se utiliza normalmente en estructuras masivas, como estribos,

presas y pilas de cimentacin. El contenido de puzolana de estos cementos se sita

entre el 15 y el 40 % en peso.

Tipo S

El cemento tipo S, de escoria, se usa comnmente en donde se requieren

resistencias inferiores. Este cemento se fabrica mediante cualquiera de los siguientes

mtodos:

a) Mezclando escoria molida de alto horno y cemento Portland.

b) Mezclando escoria molida y cal hidratada.

c) Mezclando escoria molida, cemento Portland y cal hidratada.

El contenido mnimo de escoria es del 70% en peso del cemento de escoria

Tipo I (PM)

El cemento Portland tipo I (PM), modificado con puzolana, se emplea en todo

tipo de construcciones de concreto. El cemento se fabrica combinando cemento

Portland o cemento Portland de escoria de alto horno con puzolana fina. Esto se puede

lograr:

a) Mezclando el cemento Portland con la puzolana

b) Mezclando el cemento Portland de escoria de alto horno con puzolana

c) Moliendo conjuntamente el clinker de cemento con la puzolana

d) Por medio de una combinacin de molienda conjunta y de mezclado.

El contenido de puzolana es menor del 15% en peso del cemento terminado.

Cemento Hidrulico

38

Tipo I (SM)

El cemento Portland modificado con escoria, TIPO I (SM), se puede emplear en

todo tipo de construcciones de concreto. Se fabrica mediante cualquiera de los

siguientes procesos:

a) Moliendo conjuntamente el clinker con alguna escoria granular de alto

horno

b) Mezclando escoria molida y cal hidratada

c) Mezclando escoria, cemento Portland y cal hidratada

El contenido mximo de escoria es del 25% del peso del cemento de escoria.

A todos los cementos mezclados arriba mencionados, se les puede designar la

inclusin de aire agregando el sufijo A, por ejemplo, cemento TIPO S-A.

Adems, en este tipo de cementos, la norma establece como requisito opcional

para los cementos tipo I (SM), I (PM), IS, IP y los denominados con subfijo MS o MH lo

siguiente: moderada resistencia a los sulfatos y/o moderado calor de hidratacin y en

caso del tipo P y PA, moderada resistencia a los sulfatos y/o bajo calor de hidratacin.

La Norma ASTM C 1157 establece los requisitos de durabilidad para los cementos

hidrulicos cuando se utilicen en aplicaciones especiales o para uso general. Por

ejemplo, donde se requieran altas resistencias tempranas, moderada a alta resistencia

a los sulfatos, moderado o bajo calor de hidratacin y opcionalmente baja reactividad

con los agregados reactivos a los lcalis.

CEMENTOS ESPECIALES

Cementos para Pozos Petroleros

Estos cementos, empleados para sellar pozos petroleros, normalmente estn

hechos de clinker de cemento Portland. Generalmente deben tener un fraguado lento

y deben ser resistentes a temperaturas y presiones elevadas. El Instituto Americano

del Petrleo (American Petroleum Institute) establece especificaciones (API 10-A) para

nueve clases de cemento para pozos (clases A a la H). Cada clase resulta aplicable para

su uso en un cierto rango de profundidades de pozo, temperaturas, presiones y

ambientes sulfatados. Tambin se emplean tipos convencionales de cemento Portland

con los aditivos adecuados para modificar el cemento.

Cemento Hidrulico

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Cementos Plsticos

Los cementos plsticos se fabrican aadiendo agentes plastificantes, en una

cantidad no mayor del 12% del volumen total, al cemento Portland de TIPO I II

durante la operacin de molienda. Estos cementos comnmente son empleados para

hacer morteros y aplanados.

Cementos Portland Impermeabilizados

El cemento Portland impermeabilizado usualmente se fabrica aadiendo una

pequea cantidad de aditivo repelente al agua como el estearato de sodio, de

aluminio, u otros, al clinker de cemento durante la molienda final.

OTROS TIPOS DE CEMENTOS

Cementos de Albailera

Estos son cementos hidrulicos diseados para emplearse en morteros, para

construcciones de mampostera.

Estn compuestos por alguno de los siguientes: cemento Portland, cemento

Portland puzolana, cemento Portland de escoria de alto horno, cemento de escoria, cal

hidrulica y cemento natural. Adems, normalmente contienen materiales como cal

hidratada, caliza, creta, talco o arcilla.

La trabajabilidad, resistencia y color de los cementos de albailera se mantienen

a niveles uniformes gracias a los controles durante su manufactura. Aparte de ser

empleados en morteros para trabajos de mampostera, pueden utilizarse para

argamasas y aplanados, mas nunca se deben emplear para elaborar concreto.

Cementos Expansivos

El cemento expansivo es un cemento hidrulico que se expande ligeramente

durante el perodo de endurecimiento a edad temprana despus del fraguado. Debe

satisfacer los requisitos de la especificacin ASTM C 845, en la cual se le designa como

cemento tipo E-1. Comnmente se reconocen tres variedades de cemento expansivo:

a) E-1(K) contiene cemento Portland, trialuminosulfato tetraclcico anhdro,

sulfato de calcio y xido de calcio sin combinar.

b) E-1(M) contiene cemento Portland, cemento de aluminato de calcio y

sulfato de calcio.

Cemento Hidrulico

40

c) E-1(S) contiene cemento Portland con un contenido elevado de aluminato

triclcico y sulfato de calcio.

Cemento Portland Blanco

El cemento Portland blanco difiere del cemento Portland gris nicamente en el

color. Se fabrica conforme a las especificaciones de la norma ASTM C 150,

normalmente con respecto al tipo I tipo III; el proceso de manufactura, sin embargo,

es controlado de tal manera que el producto terminado sea blanco. El cemento

Portland blanco es fabricado con materias primas que contienen cantidades

insignificantes de xido de hierro y de manganeso, que son las sustancias que dan el

color al cemento gris.

El cemento blanco se utiliza para fines estructurales y para fines arquitectnicos,

como muros precolados, aplanados, pintura de cemento, paneles para fachadas,

pegamento para azulejos y como concreto decorativo.

TIPO DE CEMENTO

PRUEBA ASTM

APLICABLE

MP- RTCR

UG RTCR

MS RTCR

TIPO I- RTCR

TIPO I- RTCR /AR

MP RTCR /AR

Superficie especfica,

m2

/kg (min)

C204 (1) (1) (1) 280 --- (1)

Finura pasante en malla 0.045 m/m

(325) min.%

C430 (1) (1) (1) (1) (1) (1)

Cambio de longitud Autoclave, max %

C151 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80

Tiempo de fragua, Prueba Vicat (2)

C191

Inicial no menor del min.

45 45 45 45 45 45

Inicial no ms de min.

420 420 420 375 375 420

Contenido de aire en el volumen del

mortero maz % (3)

C185 12 12 12 12 12 12

Resistencia a la compresin, min,, Mpa C109

1 da --- --- --- --- 12 10

3 das 13 10 10 12 24 17

7 das 20 17 17 19 --- ---

28 das 25 28(4)

28(4)

28(4)

Calor de hidratacin (5)

C186

7 das, max, kl/kg 290 250 250 --- --- ---

28 das, max, kl/kg 330 290 290 --- --- ---

Expansin del mortero (6)

C227

14 das, max % 0.02 0.02 0.02 --- --- 0.02

56 das, max % 0.06 0.06 0.06 --- --- ---

Cemento Hidrulico

41

Resistencia a los sulfatos C1012

Expansin 180 das

Max % (7)

--- 0.10 .010 --- --- ---

Componentes principales de los Cementos % en masa

Clinker + yeso 50-90 50-95 20-34 95-100 95-100 50-90

Caliza --- 6-35 --- --- --- ---

Minerales

puzolnicos (8)

6-50 6-35 --- --- --- 6-50

Escoria granulada de alto horno

--- 6-35 66-80 --- --- ---

Humo de slice --- 0-10 --- --- --- ---

Otros (9)

0-5 0-5 0-5 0-5 0-5 0-5

Cemento Hidrulico

42

CAPTULO IX

PRODUCCIN NACIONAL DE CEMENTO.

CEMENTO PORTLAND PUZOLNICO TIPO IP

Proviene de la coccin de calizas procedentes de nuestras minas de la provincia

de Imbabura, de una pureza extraordinaria, mezcladas en proporcin determinada con

arcillas situadas alrededor de nuestra fbrica, complementadas con minerales de

hierro y de slice existentes en nuestro pas.

Debido a la alta calidad de nuestras materias primas, es un producto que

obtenemos de un clinker de Cemento Portland excelente que mezclado con sulfato de

calcio y materiales de adicin activa, da lugar a un cemento Portland Puzolnico tipo IP

de propiedades extraordinarias para el uso de la construccin en general; cuyas

caractersticas tcnicas las podr ver en la seccin Propiedades.

Nuestros cementos Portland puzolnicos tienen propiedades que contrarrestan

la accin corrosiva o reactiva del ambiente al que se exponen y otra serie de ventajas

que las podr ver en la seccin de Ventajas Tcnicas .

Cemento Hidrulico

43

CAPTULO X

PROPIEDADES FSICAS RELEVANTES DEL CEMENTO.

ANALISIS Y PROPIEDADES DEL CEMENTO.

Adems de los componentes principales (Ca y SiO ) y de los secundarios (Al2O,

FeO y SO Ca, 2H O-yeso-) en el cemento hay otras sustancias en pequea proporcin,

como son: lcalis, que suelen provenir de las impurezas feldespticas de las arcillas;

MgO, aportado por arcilla o la caliza, y peligroso por encima de cierto lmite

(legalmente un 5%) por la lentitud con que se hidrata la magnesia calcinada y la

dilatacin que la acompaa; CaO libre, por exceso en la dosificacin, o defecto de

coccin o enfriamiento lento de clinker, que tambin hace expansivo al cemento.

Otros componentes menores son TiO y P O , que el anlisis da como Al O ; SrO que se

da como CaO y Mn O , que se valora con el Fe O. El anlisis qumico comprende la

prdida al fuego y el ataque con clorhdrico que disuelve a los cationes y deja un

residuo de SiO ; en el lquido se determinan Fe, Al, Ca y Mg. Aparte se determina el

porcentaje de SO .Aparte tambin se valora el residuo insoluble que queda despus

de atacar el cemento con ClH y extraer el residuo de slice (de los silicatos clcicos) con

sosa al 5%. En muestra aparte se determina la cal libre disolviendo con glicerina y

valorando con AcNH . La composicin qumica vara.

El anlisis fsico comprende determinaciones como la finura (residuo sobre los

tamices de 900,4900 y 10000 mallas / cm ); el agua de amasado, que es la proporcin

agua / cemento para obtener cierta plasticidad (pasta normal); el comienzo y fin del

fraguado, por la penetracin que la pasta normal permite a lo largo del tiempo a una

aguja de un 1mm de seccin circular lastrada con un peso determinado; pruebas de

resistencia a traccin y a compresin, sobre pasta normal pura o sobre mortero normal

1:3; expansividad, que se mide con los anillos de Le Chatelier.

PROPIEDADES FSICAS Y MECNICAS.

a) Peso especfico (Densidad-D).

D= P/V donde: P: Peso de una cantidad dada. V: Volumen absoluto de esa cantidad. Este valor vara muy poco. En un cemento portland normal cuando no hay adiciones distintas al yeso, suele estar comprendida entre 3.10 y 3.15 g/cm3. En el caso de adiciones, el contenido de clinker por tonelada de

Cemento Hidrulico

44

cemento es menor y su valor puede estar comprendido entre 3.00 y 3.10 g/cm3. La densidad no indica directamente la calidad del mismo, pero con este valor se pueden deducir otras caractersticas cuando se analiza en conjunto con otras propiedades. Su utilidad principal, est relacionada con el diseo y control de mezclas de hormign para poder pasar pesos a volmenes. Mtodos para determinar la densidad: Le Chatelier, Schumann, Mann, Candlot y el mtodo del picnmetro. El ms conocido es el de Le Chatelier (Norma ICONTEC-221): Permite establecer el volumen que ocupa cierta masa de cemento, por medio del desplazamiento de un lquido, que no reacciona con el cemento (kerosene). Aqu se aplica el principio de Arqumedes.

b) Finura (Superficie especfica).

La finura del molido, es una de las propiedades ms importantes, ya que

est ntimamente ligada al valor hidrulico. Puesto que la hidratacin de

los granos de cemento ocurre desde la superficie hacia el interior, el rea

superficial total de las partculas constituye el material de hidratacin. La

finura del cemento influye especialmente sobre la velocidad de

hidratacin, desarrollo del calor, retraccin y aumento de resistencia con

la edad.

Molienda muy fina. Desarrollo rpido de la resistencia, altos costos,

deterioro con mayor rapidez (ms higroscpico), libera mayor cantidad de

calor de hidratacin, mayor retraccin, ms susceptible a fisuracin,

menor exudacin (mejor retencin del agua) y mayor superficie de

hidratacin.

La finura es una propiedad vital del cemento, que tiene que someterse a

un control cuidadoso. La finura se expresa por el rea superficial de las

partculas contenidas en un gramo del material, lo cual se denomina

SUPERFICIE ESPECFICA y se mide en cm2/g.

Mtodos directos de medicin. Tamizado por malla N.200, Tamizado por

malla N.100 (Norma ICONTEC-226), y determinar el porcentaje que pasa

por el tamiz. Tamizado por malla N.325 (Norma ICONTEC-294) bajo la

accin de un chorro de agua a una presin de 0.7 kgf/cm2.

Cemento Hidrulico

45

Mtodos indirectos de medicin. Turbidmetro de Wagner (Norma

ICONTEC-597): Medicin aproximada de la distribucin del tamao de las

partculas por sedimentacin. Permeabilmetro de Blaine y de Lea Nurse:

Hacer circular aire a travs de una capa de cemento para medir su

permeabilidad al aire. El ms utilizado es el mtodo de Blaine (Norma

ICONTEC-33): Consiste en medir el tiempo necesario para que una

determinada cantidad de aire pueda atravesar una muestra de densidad

conocida, calculndose entonces la superficie especfica por comparacin

con datos obtenidos para una muestra patrn de superficie especfica

conocida. La norma ICONTEC-121 establece que como mnimo debe ser

2800 cm2/g (Blaine).

c) Consistencia normal.

La cantidad de agua que se le agrega al cemento, le comunica una

determinada fluidez, la cual aumenta al incrementarse el contenido de

agua. Existe una determinada fluidez para la cual debe agregarse cierta

cantidad de agua. Esta fluidez es lo que se llama consistencia normal. Los

valores encontrados en un ensayo de consistencia normal no se utilizan

para el control de calidad del cemento, pero se considera

complementaria de otros ensayos como el tiempo de fraguado y la

estabilidad de volumen.

La consistencia se mide por medio del aparato de Vicat (Norma ICONTEC-

110). El ensayo consiste en agregar un volumen conocido de agua a 500 g

de cemento, que se amasan y se colocan en un molde troncocnico,

enseguida se coloca la aguja de 10 mm de dimetro en contacto con la

superficie superior de la pasta y se suelta. Por la accin de su propio peso

(300g), la aguja penetra en la pasta y la profundidad de penetracin

depende de la consistencia de la pasta. Si la penetracin es de 10 mm +/-

1 mm, despus de 30 segundos de haber soltado la aguja, se considera

que la pasta tiene consistencia normal.

d) Fraguado del cemento.

Es el cambio del estado plstico al estado endurecido de una pasta de

cemento.

e) Endurecimiento.

Cemento Hidrulico

46

Aumento de resistencia de una pasta de cemento fraguada. Cuando una

muestra de cemento se mezcla con agua, se forma una pasta plstica;

sta se va perdiendo a medida que pasa el tiempo, hasta llegar un

momento en que la pasta pierde su viscosidad y se eleva su temperatura;

el tiempo transcurrido desde la adicin del agua se llama TIEMPO DE

FRAGUADO INICIAL, e indica que el cemento se encuentra parcialmente

hidratado y la pasta semidura. Posteriormente, la pasta sigue

endureciendo hasta que deja de ser deformable con cargas relativamente

pequeas, se vuelve rgida y llega al mximo de temperatura; el tiempo

as transcurrido desde la mezcla con agua se denomina TIEMPO DE

FRAGUADO FINAL, el cual indica que el cemento se encuentra an ms

hidratado (aunque no totalmente) y la pasta ya est dura.

A partir de este momento empieza el proceso de endurecimiento de la

pasta, y la estructura del cemento fraguado va adquiriendo resistencia

mecnica.

Los tiempos de fraguado, son importantes por la idea que dan del tiempo

disponible para mezclar, transportar, colocar, vibrar y acabar hormigones

y morteros en una obra, as como para transitar sobre ellos y para

mojarlos con miras al curado.

Mtodos de medicin. Aguja de Vicat (Norma ICONTEC-118). Agujas de

Gillmore (Norma ICONTEC-109). El ms generalizado es el de la aguja de

Vicat, el cual consiste en medir la penetracin producida por una aguja de

1 mm de dimetro y 300 g de peso, sobre una pasta de consistencia

normal a diferentes tiempos. Cuando la penetracin es de 25 mm, se

considera que ha presentado el tiempo de fraguado inicial y cuando la

aguja deja una ligera huella sobre la superficie de la pasta, sin penetrarla,

se considera que ha presentado el fraguado final.

FACTORES DE MAYOR INFLUENCIA EN LOS TIEMPOS DE FRAGUADO.

Composicin qumica del cemento, finura del cemento, cantidad de agua de

amasado, temperatura (por debajo de 1C el cemento no fragua), a mayor

temperatura ambiente, ms rpidamente ocurre las reacciones de hidratacin (sobre

los 32C se observa un efecto inverso).

FALSO FRAGUADO.

Cemento Hidrulico

47

Es una rigidez prematura y anormal del cemento, que se presenta dentro de los

primeros minutos despus de haberlo mezclado con agua. Se diferencia del fraguado

relmpago en que no despide calor en forma apreciable, y si se vuelve a mezclar la

pasta sin adicin de agua, se restablecen su plasticidad y fraguado normales sin

prdida de resistencia.

Las pruebas de laboratorio que se emplean para detectar este fenmeno, se

encuentran descritas en las NORMAS ICONTEC 225 Y 297. Cuando este fenmeno se

presenta, se soluciona prolongando el tiempo de mezclado y no adicionando agua, lo

cual altera la relacin agua/cemento, y por ende, hace decrecer la resistencia.

f) Estabilidad de volumen.

Para que un cemento sea estable es necesario que ninguno de sus

componentes, una vez hidratados, sufra una expansin perjudicial o

destructiva. Los cuatro componentes principales del cemento no pueden

producir inestabilidad, ya que sus volmenes despus de hidratados

aunque son mayores que los compuestos anhidros, son inferiores a los

volmenes de stos ms el volumen de agua necesaria para la

hidratacin; por lo tanto, en circunstancias normales, los morteros y los

hormigones se contraen al endurecer, fenmeno que se llama

RETRACCIN; la casi totalidad de la retraccin ocurre en los primeros 2

3 meses de hidratacin del cemento y en hormigones normales llega a ser

del orden de 0.015%. Las normas colombianas limitan la expansin

potencial de un hormign por medio del ensayo de autoclave (Norma

ICONTEC-107) que consiste en medir el cambio de longitud de unas

barras hechas de pasta al iniciarse la hidratacin y despus de sometidas

a una aceleracin del proceso. El cambio de longitud en porcentaje se

denomina expansin en autoclave.

g) Resistencia mecnica.

Existe en el mundo una unanimidad casi completa en el uso de morteros

para estos ensayos, como solucin intermedia entre la pasta y el

hormign. En cuanto a la arena normal para la preparacin del mortero

existen dos tendencias: ASTM o la RILEM. En la proporcin en que deben

mezclarse tampoco hay acuerdo total; la mayora de los pases, exigen

una mezcla 1:3 (una parte de cemento por tres partes de arena en peso),

segn la ASTM (Norma ICONTEC-220) debe ser 1: 2.75; sin embargo, se ha

demostrado que la variacin de la resistencia a compresin variando la

Cemento Hidrulico

48

proporcin de 1:2 a 1:3.5 cambia muy poco (menos del 7%)~. En cuanto a

la determinacin del agua que debe agregarse a la mezcla, el ASTM pide

el empleo de mortero de consistencia normal, o un valor de

agua/cemento de 0.485. La determinacin de la consistencia normal se

hace sobre una mesa de cada de flujo, sobre la cual se coloca una

muestra en forma de tronco de cono; por medio de un mecanismo con

excntrica, la mesa sube alrededor de 1 cm y baja en cada libre, haciendo

que la muestra se extienda sobre el plato, el mortero normal debe dar un

determinado cambio de dimetro al final del nmero estandarizado de

cadas.

El ensayo a compresin de acuerdo a la ASTM y a la NORMA ICONTEC-220

se hace sobre cubos de 5.08 cm de arista.

Relacin Agua Cemento.

Cemento Hidrulico

49

Ahora bien, conocidas las propiedades fsicas del cemento, se debe recordar que

tambin tiene agentes agresivos que lo debilitan. El principal agente agresivo del

hormign es el agua, bien directamente o bien como vehculo de transporte de los

agentes agresivos y ya que en el terreno nos podemos encontrar agua en forma de

niveles freticos estables o colgados, condensaciones bajo cimentaciones o escorrenta

subterrnea por riego o lluvia, incluremos los daos originados por la agresividad de la

misma al hormign.

Las acciones debidas a agentes agresivos son:

a) Ataques por sulfatos

El ataque de sulfatos ocurre donde hay concentraciones relativamente altas de

sulfatos de sodio, potasio, calcio o magnesio, tanto en suelos como en aguas

subterrneas, superficiales o en aguas de mar. Tambin pueden ocurrir asociados a

algunas instalaciones industriales, desechos, aguas fecales o subproductos de

cualquier tipo, acumulados de forma incontrolada. Los sulfatos son muy solubles en

agua y penetran con facilidad en estructuras de hormign expuestas a los mismos.

Asociados sobre todo a rocas y procesos volcnicos, rocas y minerales de origen

evaportico y alteracin de sulfuros asociados yacimientos minerales, tenemos

importantes concentraciones de Yeso, Glauberita, Thenardita, etc., en la mayora de

nuestros suelos. Dado que la presencia de sustratos y aguas sulfatadas en Espaa es

ms que frecuente, debern tomarse precauciones en la construccin de obras de

hormign.

El cemento es un polvo finamente molido, compuesto principalmente por

silicatos de calcio y en menores proporciones por aluminatos de calcio, que, mezclado

con agua se combina con ella, fragua y endurece a la temperatura ambiente al aire o

bajo agua.

El ataque de sulfatos se debe a la combinacin de in sulfato con el aluminato de

calcio hidratado del cemento, formando Ettringita (sulfo aluminato de calcio) y con el

hidrxido de calcio libre o liberado durante la hidratacin del cemento, para formar

yeso. Ambas reacciones producen expansiones fuertes, ya que tanto la ettringita como

el yeso alcanzan un volumen mucho mayor que el de los depsitos reactantes que los

formaron (presencia de agua en su estructura cristalina) y como consecuencia,

ocasionan la erosin, disgregacin y destruccin de los morteros y hormigones a travs

de sus poros por donde penetran.

Cemento Hidrulico

50

Segn el contenido de aluminato triclcico (C3A) del clinker los cementos sern

ms o menos resistentes a los sulfatos.

b) Lixiviado o disolucin

Se debe al poder de disolucin de las aguas puras o carbnicas de aquellos

compuestos solubles del hormign. Tambin se puede producir por el ataque de aguas

cidas (su agresividad depende de su PH y contenido de CO2).

c) Accin del agua de mar

La agresividad del ambiente marino se debe fundamentalmente a las sales que

lleva disuelta el agua de mar: cloruro sdico, cloruro magnsico, sulfato magnsico,

sulfato clcico, cloruro potsico, sulfato potsico y bicarbonato clcico.

Esta agresividad se divide en dos tipologas: la relativa a la degradacin del

hormign por la accin de las sales agresivas y otra por los procesos de corrosin

debido a la humedad ambiental y el aporte de cloruros. Los iones cloruros inhiben o

atenan en cierta medida la accin de los sulfatos, ya que dan lugar a un

cloroaluminato de calcio hidratado que no es expansivo, o al menos no tanto como la

ettringita. Pero en el caso de que el clinker contenga gran cantidad de aluminato

triclcico y el grado de saturacin sea elevado, los cloruros existentes en el agua de

mar no pueden evitar la formacin de la estringita, con sus consecuencias.

d) Accin debida a los agentes biolgicos

Entre los diferentes organismos que pueden ser agresivos al hormign los ms

importantes son las bacterias ferroginosas y las tiobacterias, produciendo alteraciones

o reaccionando con el agua formndose sulfatos o cido sulfrico.

Cemento Hidrulico

51

CAPTULO XI

PRECIO INTERNACIONAL Y NACIONAL DEL CEMENTO.

Aumenta el precio del cemento en un 40%

El cemento que es la materia prima utilizada por excelencia para edificar unas

viviendas- adems de ser la carnada para comprar otros materiales de construccin-

experiment este ao, un alza de casi un 40 por ciento en relacin al 2007.

Actualmente una bolsa de cemento de 42.5 kilos tiene un valor de entre 150 a

165 crdobas, cuando en el 2005 tena un valor de entre 65 y 70 crdobas, en el 2006,

80, y en el 2007 alrededor de 90.

Sin embargo aunque en el 2007 el sector construccin tuvo un tmido

crecimiento, este ao el escenario no es muy alentador: El precio internacional del

petrleo en casi 130 dlares el barril, los elevados precios de los productos de la

canasta bsica y los das de paro del transporte de carga pesada afectan gravemente la

economa nacional.

El archivo Rubn Daro en Madrid SIP reclama a gobierno de Nicaragua garantas

para la libertad de expresin Una llamada al ladrn Textileras y empleos se caen a

pedazos Los Guardianes del Bosque y su lucha por la naturaleza Esposa lo denunci

por maltrato y result alto narcotraficante Remesas caen al ritmo de la recesin en EU

Virus nos trastorna Condenan a ejecutora de libres en la era Alemn Dos kilmetros de

playa para todos

Una llamada al ladrn El archivo Rubn Daro en Madrid Textileras y empleos se

caen a pedazos Los Guardianes del Bosque y su lucha por la naturaleza SIP reclama a

gobierno de Nicaragua garantas para la libertad de expresin No habr elecciones en

el Caribe Remesas caen al ritmo de la recesin en EU Nos amenaza algo ms que el

fantasma de la deflacin mundial Estamos infiltrados por delincuentes Dos

kilmetros de playa para todos

PRECIO DEL CEMENTO A NIVEL NACIONAL

El precio de venta del saco de 50 kilos de cemento ex fbrica baj en 15, sin

Impuesto al Valor Agregado ( IVA), en las empresas Cemento Chimborazo, Industrias

Guapn y Lafarge Cementos, inform el Ministerio de Industrias y Competitividad.

Cemento Hidrulico

52

Asegur que el incremento del precio internacional de los combustibles motiv a

que el portafolio consensuara con las mencionadas empresas para evitar incrementos

en el precio del producto, cuya pr