Cement o

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO

E. P. Arquitectura y Urbanismo

Pág. 1


FACULTAD DE INGENIERA CIVIL Y

ARQUITECTURA

ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA Y URBANISMO

EDIFICACIONES

ARQUITECTÓNICAS I

TEMA: LADRILLO

DOCENTE:

Arq. Gerardo aza arias

ESTUDIANTES DE ARQ.

DE LA CRUZ ANCCORI, Vladimiro Samuel

PUNO – PERÚ - 2012



Pág. 2

Contenido INTRODUCCIÓN. ............................................................................................................. 5

EL CEMENTO ....................................................................................................................... 6

CEMENTO A GRANEL ........................................................................................................ 8

HISTORIA DEL CEMENTO Y CONCRETO .................................................................. 8

HISTORIA DEL CEMENTO PORTLAND ...................................................................... 9

TIPOS DE CEMENTO ........................................................................................................ 11

a) BASE DE ARCILLA ................................................................................................... 12

b) PUZOLÁNICO ............................................................................................................ 12

CEMENTOS PORTLAND ESPECIALES .......................................................................... 13

1.- PORTLAND FÉRRICO .............................................................................................. 13

2.- CEMENTOS BLANCOS ............................................................................................ 14

3.- CEMENTOS DE MEZCLAS ..................................................................................... 15

4.- CEMENTO PUZOLÁNICO ....................................................................................... 15

5.- CEMENTO SIDERÚRGICO ...................................................................................... 18

6.- CEMENTO DE FRAGUADO RÁPIDO .................................................................... 18

7.- CEMENTO ALUMINOSO......................................................................................... 19

TIPOS DE CEMENTO PORTLAND .................................................................................. 21

PORTLAND TIPO I ......................................................................................................... 21

PORTLAND TIPO II ....................................................................................................... 22

PORTLAND TIPO III (PM) ........................................................................................... 22

PORTLAND TIPO V ....................................................................................................... 23

PROCESO DE FABRICACIÓN .......................................................................................... 24

1.- CANTERAS ................................................................................................................ 24



Pág. 3

2.- CHANCADO .............................................................................................................. 24

3.- MOLINO DE CRUDO................................................................................................ 25

4.- HORNEADO .............................................................................................................. 26

5.- MOLINO DE CEMENTO .......................................................................................... 27

6.- ENSACADO ............................................................................................................... 27

CLASIFICACIÓN DE LOS CEMENTOS .......................................................................... 28

1. CEMENTO PORTLAND............................................................................................. 28

2. CEMENTO HIDRÁULICO MODIFICADO CON PUZOLANA .............................. 28

3. CEMENTO HIDRÁULICO MODIFICADO CON ESCORIA ................................... 28

4. CEMENTO HIDRÁULICO DE USO GENERAL ...................................................... 28

5. MODIFICACIONES: ................................................................................................... 29

6. CEMENTO DE ALBAÑILERÍA ................................................................................. 30

USO DEL CEMENTO ......................................................................................................... 31

1.- FRAGÜE ..................................................................................................................... 31

2.- SECADO ..................................................................................................................... 32

3.- CURADO .................................................................................................................... 33

4.- LAS MEZCLAS. ......................................................................................................... 33

MEZCLA Y MOLIENDA DE LAS MATERIAS PRIMAS ........................................... 36

COCCIÓN DE LA PASTA CRUDA ............................................................................... 36

TRANSFORMACIÓN DEL CLINQUER EN CEMENTO PORTLAND ...................... 37

REQUISITOS EXIGIDOS AL CEMENTO PORTLAND .............................................. 37

ELABORACIÓN ................................................................................................................. 39

1) MATERIAS PRIMAS ................................................................................................. 39

2) PROCESO DE ELABORACIÓN ................................................................................ 39

3. PROPIEDADES QUÍMICAS ...................................................................................... 42



Pág. 4

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO DE HIDRATACIÓN Y

FRAGUADO .................................................................................................................... 45

TIEMPO DE FRAGUADO .......................................................................................... 46

AMBIENTE ................................................................................................................. 46

HUMEDAD RELATIVA ............................................................................................. 47

TEMPERATURA ......................................................................................................... 48

PRESIÓN ATMOSFÉRICA ........................................................................................ 48

CALIDAD DEL CLINKER ......................................................................................... 48

RECOMENDACIONES DE USO DE LOS CEMENTOS .......................................... 49



Pág. 5

INTRODUCCIÓN.

l cemento se inventó hace aproximadamente 2000 años por los romanos, de

forma totalmente fortuita, como ha ocurrido con otros inventos. Al hacer

fuego en un agujero recubierto de piedras, consiguieron deshidratar y

descarbonatar parcialmente las piedras calcáreas o el yeso, convirtiéndolas en

polvo que se depositó entre las piedras.

Al llover, dicho polvo unió las piedras entre sí. Los egipcios utilizaron un cemento

fabricado con yeso impuro calcinado, que sirvió para unir los bloques de piedra en

la construcción de las pirámides. El secreto de la durabilidad del cemento se perdió

y en la Edad Media tan solo fue posible fabricar cemento de mediana calidad. En

1756, Smeaton descubrió que los mejores cementos se obtenían al mezclar caliza

con un 20- 25% de materia arcillosa. En 1845, Johnson fijó las proporciones de

materias primas a utilizar, así como la temperatura de cocción, con lo que se asistió

al inicio de la industria de emento Portland. Dicho nombre le fue dado por su

similitud con la piedra de Portland. Actualmente, hay tres procesos de fabricación

de cemento que utilizan hornos rotativos desarrollados en Inglaterra en 1855: vía

seca, vía seca con precalentamiento / precalcinación y vía húmeda.

E



Pág. 6

EL CEMENTO

l cemento que se mantiene seco conserva todas sus características.

Almacenado en latas estancas o en ambientes de temperatura y humedad

controlada, su duración será indefinida. En las obras se requieren

disposiciones para que el cemento se mantenga en buenas condiciones por un

espacio de tiempo determinado.

Lo esencial es conservar el cemento seco, para lo cual debe evitar la humedad

directa sino además tener en cuenta la acción del aire húmedo.

En obras grandes o en aquellos casos en que el cemento deba mantenerse por un

tiempo considerable se deberá proveer una bodega, de tamaño adecuado sin

aberturas ni grietas, que pueda mantener el ambiente lo más seco que sea posible.

En los casos en que sea previsible la presencia de lluvias, el techo tendrá la

pendiente adecuada.

El piso deberá ser de preferencia de tablas, que se eleven sobre el suelo natural

para evitar el paso de la humedad. Eventualmente se pueden usar tarimas de

madera.

E



Pág. 7

Las bolsas se deberán apilar juntas, de manera de minimizar la circulación del aire,

dejando un espacio alrededor de las paredes.

Las puertas y las ventanas deberán estar permanentemente cerradas.

El apilamiento del cemento, por periodos no mayores de 60 días, podrá llegar

hasta una altura de doce bolsas.

Para mayores periodos de almacenamiento el límite recomendado es el de ocho

bolsas, para evitar la compactación del cemento.

Las bolsas de cemento se dispondrán de manera que se facilite su utilización de

acuerdo al orden cronológico de recepción, a fin de evitar el envejecimiento de

determinadas partidas.

No deberá aceptarse, de acuerdo a lo establecido en la norma, bolsas deterioradas

o que manifiesten señales de endurecimiento del cemento.

En obras pequeñas o cuando el cemento va a estar almacenado en periodos cortos,

no más de 7 días, puede almacenarse con una mínima protección, que puede

consistir en una base afirmada de concreto pobre y una cobertura con lonas o

láminas de plástico.

Las cubiertas deberán rebasar los bordes para evitar la penetración eventual de la

lluvia a la plataforma.

El recubrimiento deberá afirmarse en la parte inferior y si es posible en la superior

para evitar que sea levantada por el viento.

En todos los casos el piso deberá estar separado del terreno natural y asegurar que

se mantenga seco.



Pág. 8

CEMENTO A GRANEL

Durante mucho tiempo, el cemento ha sido suministrado en sacos de papel. Sin

embargo, la tendencia actual es distribuirlo a granel, transportándolo en camiones

cisterna y almacenándolo en silos.

Las ventajas de la adquisición de cemento a granel son varias; entre ellas, las

siguientes:

Economía en la compra de cemento.

Economía de manejo en descarga, almacenamiento y manipulación.

Economía por pérdida, originada en sacos deteriorados o mojados.

Incremento en la productividad de la obra, por contar con cemento

inmediatamente disponible.

Evita el riesgo de robo.

Por otra parte, desde el punto de vista de la economía social, significa para el país

un ahorro de divisas al disminuir la importación de insumo para fabricación del

envase.

HISTORIA DEL CEMENTO Y CONCRETO

Hace 5.000 años aparecen al norte de Chile las primeras obras de piedra unidas

por un conglomerante hidráulico procedente de la calcinación de algas, estas obras

formaban las paredes de las chozas utilizadas por los indios. Los egipcios

emplearon morteros de yeso y de cal en sus construcciones monumentales.



Pág. 9

En Troya y Micenas, dice la historia que, se emplearon piedras unidas por arcilla

para construir muros, pero, realmente el hormigón confeccionado con un mínimo

de técnica aparece en unas bóvedas construidas cien años antes de J.C.

Los romanos dieron un paso importante al descubrir un cemento que fabricaban

mezclando cenizas volcánicas con cal viva. En Puteoli conocido hoy como Puzzuoli

se encontraba un depósito de estas cenizas, de aquí que a este cemento se le

llamase "cemento de puzolana".

Con hormigón construye Agripa en el año 27 antes de J.C. el Panteón en Roma, que

sería destruido por un incendio y reconstruido posteriormente por Adriano en el

año 120 de nuestra era y que, desde entonces, desafió el paso de tiempo sin sufrir

daños hasta el año 609 se transformó en la iglesia de Santa María de los Mártires.

Su cúpula de 44 metros de luz está construida en hormigón y no tiene más huecos

que un lucernario situado en la parte superior

HISTORIA DEL CEMENTO PORTLAND

Hasta el siglo XVIII puede decirse que los únicos conglomerantes empleados en la

Construcción fueron los yesos y las calles hidráulicas, sin embargo, es durante este

siglo cuando se despierta un interés notable por el conocimiento de los cementos.

John Smeaton, ingeniero de Yorkshire

(Inglaterra), al reconstruir en 1758 el faro

de Eddystone en la costa de Cornish, se

encuentra con que los morteros formados

por la adición de una puzolana a una caliza

con alta proporción de arcilla eran los que mejores resultados daban frente a la

acción de las aguas marinas y que la presencia de arcilla en las calles, no sólo las



Pág. 10

perjudicaba sino que por el contrario, las mejoraba, haciendo que estas calles

fraguasen bajo el agua y que una vez endurecidas fuesen insolubles en ella. Puede

decirse con acierto que el primer padre del cemento fue Vicat a él se debe el

sistema de fabricación que se sigue empleando en la actualiad y que propuso en

1817. Vicat fue un gran investigador y divulgador de sus trabajos; en 1818 publicó

su "Recherches experimentales" y en 1928 "Mortiers et ciments calcaires". En

estos trabajos marca la pauta a seguir en la fabricación del cemento por medio de

mezclas calizas y arcillas dosificadas en las proporciones convenientes y molidas

conjuntamente. El sistema de fabricación que empleó Vicat fue el de vía húmeda y

con él marcó el inicio del actual proceso de fabricación. Este gran científico en

1853 empieza a estudiar la acción destructiva del agua de mar sobre el mortero y

hormigón.

En 1824, Joseph Aspdin, un constructor de Leeds en Inglaterra, daba el nombre de

cemento portland y patentaba un material pulverulento que amasado con agua y

con arena se endurecía formando un conglomerado de aspecto parecido a las

calizas de la isla de Portland. Probablemente, el material patentado por Aspdin era

una caliza hidráulica debido, entre otras cosas, a las bajas temperaturas empleadas

en la cocción.

En 1838 Brunel emplea por primera vez un cemento procedente de la fábrica de

Aspdin en el que se había logrado una parcial sinterización por elección de una

temperatur adecuada de cocción. Este cemento se aplicó en la construcción de un

túnel bajo el río Támesis en Londres.

Puede decirse que el prototipo del cemento moderno fue producido a escala

industrial por Isaac Johnson quien en 1845 logra conseguir temperaturas



Pág. 11

suficientemente altas para clinkerizar a la mezcla de arcilla y caliza empleada como

materia prima.

El intenso desarrollo de la construcción de ferrocarriles, puentes, puertos, diques,

etc., en la segunda mitad del siglo XIX, da una importancia enorme al cemento y las

fábricas de éste, especialmente las de cemento natural, empiezan a extenderse por

doquier.

Es a partir de 1900 cuando los cementos portland se imponen en las obras de

ingeniería y cuando empieza un descenso veloz del consumo de cementos

naturales.

Actualmente, el cemento portland ha llegado a una gran perfección y es el material

industrializado de construcción de mayor consumo Se puede decir que el cemento

es el alma del hormigón, yendo destinada, prácticamente, toda su producción a en

lazar piedras sueltas para crear el material pétreo que conocemos como hormigón.

Las investigaciones llevadas a cabo por los padres del cemento Michaelis y Le

Chatelier, en 1870 y 1880, fueron fundamentales y muy meritorias para el

desarrollo de este material.

En ellas se apoya toda la investigación actual que emplea técnicas de análisis muy

sofisticadas y rápidas.

TIPOS DE CEMENTO



Pág. 12

La industria de cemento en el Perú produce los tipos y clases de cemento que son

requeridos en el mercado nacional, según las características de los diferentes

procesos que comprende la construcción de la infraestructura necesaria para el

desarrollo, la edificación y las obras de urbanización que llevan a una mejor

calidad de vida.

Se pueden establecer dos tipos básicos de cementos:

a) BASE DE ARCILLA

Obtenidos a partir de arcilla y piedra caliza en proporción 1 a 4

aproximadamente.

b) PUZOLÁNICO

La puzolana del cemento puede ser de origen orgánico o de origen volcánico.

Existen diversos tipos de cemento, diferentes por su composición, por sus

propiedades de resistencia y durabilidad, y por lo tanto por sus destinos y usos.

Desde el punto de vista químico se trata en general de una mezcla de silicatos y

aluminatos de calcio, obtenidos a través del cocido de calcareo, arcilla y arena. El

material obtenido, molido muy finamente, una vez que se mezcla con agua se

hidrata y solidifica progresivamente. Puesto que la composición química de los



Pág. 13

cementos es compleja, se utilizan terminologías específicas para definir las

composiciones.

CEMENTOS PORTLAND ESPECIALES

Los cementos Portland especiales son los cementos que se obtienen de la misma

forma que el Portland, pero que tienen características diferentes a causa de

variaciones en el porcentaje de los componentes que lo forman.

1.- PORTLAND FÉRRICO

El Portland férrico está caracterizado por un módulo de fundentes de 0.64. Esto

significa que este cemento es muy rico en hierro. En efecto se obtiene

introduciendo cenizas de pirita o minerales de hierro en polvo. Este tipo de

composición comporta por lo tanto, además de una mayor presencia de Fe2O3, una

menor presencia de 3CaOAl2O3 cuya hidratación es la que desarrolla más calor. Por

este motivo estos cementos son particularmente apropiados para ser utilizados en

climas cálidos. Los mejores cementos férricos son los que tienen un módulo

calcareo bajo, en efecto estos contienen una menor cantidad de 3CaOSiO2, cuya

hidratación produce la mayor cantidad de cal libre (Ca(OH)2). Puesto que la cal

libre es el componente mayormente atacable por las aguas agresivas, estos

cementos, conteniendo una menor cantidad, son más resistentes a las aguas

agresivas.

Un cemento hidráulico producido mediante la pulverización del clinker, compuesto

esencialmente de silicatos de calcio hidráulicos y que contiene generalmente una o

más de las formas de sulfato de calcio, como una adición durante la molienda.



Pág. 14

Cemento portland tipo 1, normal es el cemento portland destinado a obras de

concreto en general, cuando en las mismas no se especifique la utilización de otro

tipo.

Cemento portland tipo 2, de moderada resistencia a los sulfatos es el cemento

portland destinado a obras de concreto en general y obras expuestas a la acción

moderada de sulfatos o donde se requiera moderado calor de hidratación, cuando

así sea especificado.

Cemento portland tipo 5, resistente a los sulfatos es el cemento Portland del cual se

requiere alta resistencia a la acción de los sulfatos.

2.- CEMENTOS BLANCOS

Contrariamente a los cementos férricos, los cementos blancos tienen un módulo de

fundientes muy alto, aproximadamente 10. Estos contienen por lo tanto un

porcentaje bajísimo de Fe2O3. EI color blanco es debido a la falta del hierro que le

da una tonalidad grisácea al Portland normal y un gris más obscuro al cemento

ferrico. La reducción del Fe2O3 es compensada con el agregado de fluorita (CaF2) y

de criolita (Na3AlF6), necesarios en la fase de fabricación en el horno.para bajar la

calidad del tipo de cemento que hoy en dia hay 4: que son tipo I 52,5, tipo II 52,5,

tipo II 42,5 y tipo II 32,5;tambien llamado pavi) se le suele añadir una adición extra

de caliza que se le llama clinkerita para rebajar el tipo, ya que normalmente el

clinker molido con yeso sería tipo I



Pág. 15

3.- CEMENTOS DE MEZCLAS

Los cementos de mezclas se obtienen agregando al cemento Portland normal otros

componentes como la puzolana. El agregado de estos componentes le da a estos

cementos nuevas características que lo diferencian del Portland normal.

4.- CEMENTO PUZOLÁNICO

Se denomina puzolana a una fina ceniza volcánica que se extiende principalmente

en la región del Lazio y la Campania, su nombre deriva de la localidad de Pozzuoli,

en las proximidades de Nápoles, en las faldas del Vesubio. Posteriormente se ha

generalizado a las cenizas volcánicas en otros lugares. Ya Vitrubio describía cuatro

tipos de puzolana: negra, blanca, gris y roja.

Mezclada con cal (en la relación de 2 a 1) se comporta como el cemento puzolánico,

y permite la preparación de una buena mezcla en grado de fraguar incluso bajo

agua.

Esta propiedad permite el empleo innovador del hormigón, como ya habían

entendido los romanos: El antiguo puerto de Cosa fue construido con puzolana

mezclada con cal apenas antes de su uso y colada bajo agua, probablemente

utilizando un tubo, para depositarla en el fondo sin que se diluya en el agua de mar.

Los tres muelles son visibles todavía, con la parte sumergida en buenas

condiciones después de 2100 años.

La puzolana es una piedra de naturaleza ácida, muy reactiva, al ser muy porosa y

puede obtenerse a bajo precio. Un cemento puzolánico contiene

aproximadamente:



Pág. 16

55-70% de clinker Portland

30-45% de puzolana

2-4% de yeso

Puesto que la puzolana se combina con la cal (Ca(OH)2), se tendrá una menor

cantidad de esta última. Pero justamente porque la cal es el componente que es

atacado por las aguas agresivas, el cemento puzolánico será más resistente al

ataque de éstas. Por otro lado, como el 3CaOAl2O3 está presente solamente en el

componente constituido por el clinker Portland, la colada de cemento puzolánico

desarrollará un menor calor de reacción durante el fraguado. Este cemento es por

lo tanto adecuado para ser usado en climas particularmente calurosos o para

coladas de grandes dimensiones.

El cemento que contiene puzolana se obtiene por debe tener una composición

química conveniente

la pulverización conjunta de una mezcla de clinker portland y puzolana con la

adición eventual de sulfato de calcio. El contenido de puzolana debe estar

comprendido entre 15% y 40% en peso del total.

La puzolana será un material silicoso o silico-aluminoso, que por si misma puede

tener poca o ninguna actividad hidráulica pero que, finamente dividida y en

presencia de humedad, reacciona químicamente con el hidróxido de calcio a

temperaturas ordinarias para formar compuestos que poseen propiedades

hidráulicas.

Cemento Portland Puzolánico Tipo IP.- Para usos en construcciones generales de

concreto. El porcentaje adicionado de puzolana se encuentra entre 15% y 40%.

Cemento Portland Puzolánico Modificado Tipo IPM.- Cemento Portland Puzolánico



Pág. 17

modificado para uso en construcciones generales de concreto. El porcentaje

adicionado de puzolana es menor de 15%.

Cemento Portland de escoria de alto horno. El cemento que contiene escoria de

alto horno se obtiene por la pulverización conjunta de una mezcla de clinker

Portland y escoria granulada de alto horno, con la adición eventual de sulfato de

calcio. El contenido de escoria granulada de alto horno debe estar comprendido

entre 25% y 65% en peso del total.

El cemento Portland de escoria modificado tiene un contenido de escoria

granulada menor que el 25%. La escoria granulada de alto horno, es el

subproducto del tratamiento de minerales de hierro en el alto horno, que para ser

usada en la fabricación de cementos, debe ser obtenida en forma granular por

enfriamiento rápido y además Cemento Tipo MS Que corresponde a la norma de

performance de cementos Portland adicionados, en el tipo de moderada

resistencia a los sulfatos.

Cemento Portland Compuesto Tipo 1Co, Es un cemento adicionado obtenido por la

pulverización conjunta de clinker portland, materias calizas como travertino y/o

hasta un máximo de 30% de peso.

Cemento de Albañilería El cemento de albañilería es el material obtenido por la

pulverización conjunta de clinker Portland y materiales que aún careciendo de

propiedades hidráulicas o puzolánicas, mejoran la plasticidad y la retención de

agua, haciéndolos aptos para trabajos generales de albañilería.



Pág. 18

5.- CEMENTO SIDERÚRGICO

La puzolana ha sido sustituida en muchos casos por la ceniza de carbón

proveniente de las centrales termoeléctricas, escoria de fundiciones o residuos

obtenidos calentando el cuarzo. Estos componentes son introducidos entre el 35

hasta el 80%. El porcentaje de estos materiales puede ser particularmente elevado,

siendo que se origina a partir de silicatos, es un material potencialmente

hidráulico. Esta debe sin embargo ser activada en un ambiente alcalino, es decir en

presencia de iones OH-. Es por este motivo que debe estar presente por lo menos

un 20 % de cemento Portland normal. Por los mismos motivos que el cemento

puzolanico, el cemento siderurgico también tiene buena resistencia a las aguas

agresivas y desarrolla menos calor durante el fraguado. Otra característica de estos

cementos es su elevada alcalinidad natural, que lo rinde particularmente resistente

a la corrosión atmosférica causada por los sulfatos.

6.- CEMENTO DE FRAGUADO RÁPIDO

El cemento de fraguado rápido, también conocido como «cemento romano», se

caracteriza por iniciar el fraguado a los pocos minutos de su preparación con agua.

Se produce en forma similar al cemento Portland, pero con el horno a una

temperatura menor. Es apropiado para trabajos menores, de fijaciones y

reparaciones, no es apropiado para grandes obras porque no se dispondría del

tiempo para efectuar una buena colada.



Pág. 19

7.- CEMENTO ALUMINOSO

El cemento aluminoso se produce a partir principalmente de la bauxita con

impurezas de óxido de hierro (Fe2O3), óxido de titanio (TiO2) y óxido de silicio

(SiO2). Adicionalmente se agrega calcáreo o bien carbonato de calcio. El cemento

aluminoso, también llamado «cemento fundido», por lo que la temperatura del

horno alcanza hasta los 1.600°C y se alcanza la fusión de los componentes. El

cemento fundido es colado en moldes para formar «panes» que serán enfriados y

finalmente molidos para obtener el producto final.

El cemento aluminoso tiene la siguiente composición de óxidos:

35-40% óxido de calcio

40-50% óxido de aluminio

5% óxido de silicio

5-10% óxido de hierro

1% óxido de titanio

Por lo que se refiere a sus reales componentes se tiene:

60-70% CaOAl2O3

10-15% 2CaOSiO2

4CaOAl2O3Fe2O3

2CaOAl2O3SiO2

Por lo que se refiere al óxido de silicio, su presencia como impureza tiene que ser

menor al 6 %, porque el componente al que da origen, es decir el (2CaOAl2O3SiO2)

tiene pocas propiedades hidrófilas.

Reacciones de hidratación



Pág. 20

CaOAl2O3+10H2O → CaOAl2O310H2O (cristales hexagonales)

2(CaOAl2O3)+11H2O → 2CaOAl2O38H2O + Al(OH)3 (cristales + gel)

2(2CaOSiO2)+ (x+1)H2O → 3CaO2SiO2xH2O + Ca(0H)2 (cristales + gel)

Mientras el cemento Portland es un cemento de naturaleza básica, gracias a la

presencia de cal Ca(OH)2, el cemento aluminoso es de naturaleza sustancialmente

neutra. La presencia del hidróxido de aluminio Al(OH)3, que en este caso se

comporta como ácido, provocando la neutralización de los dos componentes y

dando como resultado un cemento neutro.

El cemento aluminoso debe utilizarse con temperaturas inferiores a los 30°C, por

lo tanto en climas fríos. En efecto, si la temperatura fuera superior la segunda

reacción de hidratación cambiaría y se tendría la formación de 3CaOAl2O36H2O

(cristales cúbicos) y una mayor producción de Al(OH)3, lo que llevaría a un

aumento del volumen y podría causar fisuras el cemento portland es el mejor

Proceso de fabricación



Pág. 21

TIPOS Y CLASES DE CEMENTO

I II V PM I(PM) MS I COCemento Andino x x x xCemento Lima x x xCementos Pacasmayo x x x x x xCementos Selva x x x x xCemento Sur x x x x xCemento Yura x x x x x

CEMENTO PORTLAD C. Portland Adicionados

TIPOS DE CEMENTO PORTLAND

PORTLAND TIPO I

Este cemento está destinado al uso común y corriente en construcciones de

concreto y trabajos de albañilería. Su uso está recomendado en todas aquellas

obras en las cuales no se requieren características y/o especificaciones de otros

tipos especiales de cemento. Este cemento se recomienda para la construcción de

estructuras de edificios, estructuras industriales, viviendas unifamiliares,

conjuntos habitacionales, y todas aquellas obras que se construyan sobre terrenos

con exposición menor de 150 p.p.m.' de sulfato soluble en agua.



Pág. 22

Centro Cívico de Tarma, construido con nuestro cemento Portland TipoI

PORTLAND TIPO II

Este cemento está destinado a obras de concreto en general, principalmente donde

se requiera una resistencia moderada a la acción de los sulfatos alcalinos (Tipo MS)

y/o cuando se requiera un moderado calor hidratación (Tipo MH). Se recomienda

para estructuras de edificios, estructuras industriales, puentes, obras portuarias,

tuberías de concreto, perforaciones, y todas aquellas obras que requieren soportar

la acción moderada de los suelos ácidos y/o aguas subterráneas.

PORTLAND TIPO III (PM)

Este cemento está destinado a construcciones generales de concreto y cuando así

sea especificado por el constructor, este cemento puede ser usado en obras que

requieran una moderada resistencia a sulfatos. Este cemento Hidráulico producido

mediante la molienda conjunta de clinker, puzolana y yeso, en el cual la puzolana

esta presente en no más del 15% en la masa del cemento portland puzolanico.



Pág. 23

PORTLAND TIPO V

Este cemento está destinado a obras, es un cemento especial que además de reunir

las cualidades del Cemento Portland tipo II, es usado donde se requiera una

elevada resistencia a la acción concentrada de los sulfatos .Se recomienda su uso

en estructuras de canales, alcantarillas, túneles y sifones con suelos y aguas que

contengan alta concentración de sulfatos, así como de obras portuarias que estén

permanentemente expuestas a la acción de las aguas marinas.



Pág. 24

PROCESO DE FABRICACIÓN

1.- CANTERAS

EL proceso industrial de fabricación de cemento, comienza en las canteras con la

extracción de las materias primas, que se efectúa normalmente mediante tajo

abierto, con el uso de perforadoras especiales y posteriores voladuras. El material

así extraído es cargado mediante palas de gran capacidad en camiones, los que

transportan la materia prima hasta la planta de trituración primaria.

2.- CHANCADO

El proceso de trituración de la caliza, materia prima básica del cemento, permite

reducir el material con tamaño de hasta 1.2 m3 a un tamaño final menor de 75 mm.

Este material triturado es transportado hasta las canchas de almacenamiento de la

planta mediante fajas transportadoras.



Pág. 25

3.- MOLINO DE CRUDO

Es la etapa del proceso de fabricación donde se dosifica las características químicas

de la harina que se desea obtener. El sistema consta de básculas dosificadoras,

cada una de ellas capaz de gobernar las proporciones de caliza, arcilla, minera de

hierro, etc., que se incorporan al molino de crudo para lograr la mezcla y finura de

la harina, controlado en forma automática por un sofisticado sistema interactivo de

análisis químico por Rayos X.



Pág. 26

4.- HORNEADO

La harina cruda, previamente homogenizada para darle uniformidad a la mezcla

pulverizada, es introducida mediante sistemas de transporte neumático a un

intercambiador de calor por suspensión de gases de varias etapas, en la base del

cual se encuentran instalados modernos sistemas de precalcinación de la harina

antes de la entrada del horno rotativo donde se desarrollan las restantes

reacciones físicas y químicas que dan lugar a la formación del "clinker" a

temperaturas de 1400 - 1450 C.



Pág. 27

5.- MOLINO DE CEMENTO

Esta instalación constituída por molinos de bolas de circuito cerrado y dos prensas

de rodillos con separadores neumáticos, permiten obtener una finura muy

uniforme y de alta superficie específica. La molturación del clinker se realiza

conjuntamente con un pequeño porcentaje de yeso, para regular la fragua del

cemento y cuando se produce cemento "puzolánico" se utilizan tanto materiales

puzolánicos como yeso en la molturación.

6.- ENSACADO

El 80% de los cementos producidos por Cemento Andino S.A., son entregados a los

clientes en sacos de papel y/o reforzados con polipropileno con un contenido de

42.50 kilogramos, si el cliente cuenta con las facilidades de descarga, también el

cemento se puede entregar en pequeños contenedores (Big Bags) de 1.5 toneladas.

El restante 20% es entregado a granel, para lo cual se cuenta con un pull de

transportistas que prestan servicios para nuestra empresa con 60 semiremolques

tanque conocidos como "bombonas" los que además de garantizar la

inalterabilidad de la calidad del Cemento Andino, también garantizan el

abastecimiento oportuno de nuestros cementos y por ende ayudan a disminuir el

riesgo de que ocurran costosas paralizaciones de la planta concretera en operación



Pág. 28

CLASIFICACIÓN DE LOS CEMENTOS

Atendiendo a la naturaleza de sus componentes, los cementos pueden clasificarse

en varios tipos diferentes, según las Normas de Costa Rica RTCR383:2004 en:

1. CEMENTO PORTLAND

(también denominado como cemento tipo 1-RTCR, y que cumple con las

especificaciones físicas de la norma ASTM C150 para el cemento tipo 1) cemento

hidráulico producido al pulverizar clinker y una o más formas de sulfato de calcio

como adición de molienda.

2. CEMENTO HIDRÁULICO MODIFICADO CON PUZOLANA

CEMENTO MP-RTCR: cemento hidráulico que consiste en una mezcla homogénea

de clinker, yeso y puzolana (y otros componentes minoritarios), producido por

molienda conjunta o separada cuya proporción de componentes está indicada en la

Tabla N°1.

3. CEMENTO HIDRÁULICO MODIFICADO CON ESCORIA

Cemento MS-RTCR: cemento hidráulico que consiste en una mezcla homogénea de

clinker, yeso y escoria granulada de alto horno (y otros componentes

minoritarios), producido por molienda conjunta o separada cuya proporción de

componentes está indicada en la Tabla N° 1.

4. CEMENTO HIDRÁULICO DE USO GENERAL



Pág. 29

Cemento tipo UG-RTCR: cemento hidráulico que consiste en una mezcla

homogénea de clinker, yeso y otros componentes minerales producido por

molienda conjunta o separada, cuya proporción de componentes está indicada en

la Tabla N° 1.

5. MODIFICACIONES:

Los cementos indicados en esta norma, pueden incluir las siguientes

modificaciones, opcionales, las cuales deberán ser indicadas en su empaque

respectivo:

5.1 A: cemento hidráulico con resistencia al congelamiento (mediante dispersión

de burbujas de aire en el concreto producido).

5.2 AR: cemento hidráulico de alta resistencia inicial.

5.3 AS: cemento hidráulico de alta resistencia a los sulfatos.

5.4 BL: cemento blanco. Aquel cemento que cumpla con un índice de blancura

superior a 85 en el parámetro *L, de acuerdo a la norma UNE 80305:2001

(establecida por las coordenadas CIELAB).

5.5 BH: cemento hidráulico de bajo calor de hidratación (en caso de requerirse una

mayor cantidad de puzolana debe estar adecuadamente indicada, así como debe

existir una especificación aprobada por el cliente).

5.6 BR: cemento hidráulico de baja reactividad a los agregados reactivos a los

álcalis (deben cumplir con los parámetros para baja reactividad a los agregados

reactivos a los álcalis).

5.7 MH: cemento hidráulico de moderado calor dehidratación.

5.8 MS: cemento hidráulico de resistencia moderada a los sulfatos.



Pág. 30

6. CEMENTO DE ALBAÑILERÍA

Cemento para mortero: cemento hidráulico, usado principalmente en albañilería o

en preparación de mortero el cual consiste en una mezcla de cemento hidráulico o

tipo Portland y un material que le otorga plasticidad (como caliza, cal hidráulica o

hidratada) junto a otros materiales introducidos para aumentar una o más

propiedades, tales como el tiempo de fraguado, trabajabilidad, retención de agua y

durabilidad. Este cemento debe cumplir con la norma ASTM C-91 (cemento de

albañilería) y ASTM C-1329 (cemento para mortero) en su última versión.

Templos, palacios, museos son el resultado del esfuerzo que constituye las bases

para el progreso de la humanidad. El pueblo egipcio ya utilizaba un mortero –

mezcla de arena con materia cementoza – para unir bloques y lozas de piedra al

elegir sus asombrosas construcciones. Los constructores griegos y romanos

descubrieron que ciertos depósitos volcánicos, mezclados con caliza y arena

producian un mortero de gran fuerza, capaz de resistir la acción del agua, dulce o

salada. Un material volcánico muy apropiado para estar aplicaciones lo

encontraron los romanos en un lugar llamado Pozzuoli con el que aun actualmente

lo conocemos como pozoluona. Investigaciones y descubrimientos a lo largo de

miles de años, nos conducen a principios del año pasado, cuando en Inglaterra fue

patentada una mezcla de caliza dura, molida y calcinada con arcilla, al agregarsele

agua, producia una pasta que de nuevo se calcinaba se molia y batia hasta producir

un polvo fino que es el antescedente directo de nuestro tiempo. Nota El nombre del

cemento Portland le fue dado por la similitud que este tenia con la piedra de la isla

de Portland del canal ingles. La aparición de este cemento y de su producto



Pág. 31

resultante el concreto a sido un factor determinante para que el mundo adquiere

una fisionomía diferente. Edificios, calles, avenidas, carreteras, presas y canales,

fabricas, talleres y casas, dentro del mas alto rango de tamaño y variedades nos

dan un mundo nuevo de comodidad, de protección y belleza donde realizar

nuestros mas anciados anhelos, un mundo nuevo para trabajar, para crecer, para

progresar, para vivir.

USO DEL CEMENTO

1.- FRAGÜE

Todos los materiales denominados aglomerantes son materiales inestables que en

resencia del agua reaccionan modificando su estructura molecular.

Es una reacción de tipo químico y por lo tanto irreversible, esto es que no

podremos volver a obtener los materiales originales, aun cuando lo sometiéramos

a un proceso mecánico y se redujeran a un polvo de igual granulometría que en su

origen.

Esta reacción química comienza en el mismo momento en que el aglomerante y el

agua se ponen en contacto. (Vale para el vapor de agua), y concluye varios días mas

tarde (en el cemento el proceso no tiene de tiempo muy preciso), aun cuando sus

condiciones de funcionamiento mecánico lo adquiere en plazos que se pueden

ubicar entre las 24 horas (cementos de fragüe rápido, algunos yesos) y 28 días (el

periodo para que el hormigón alcance su capacidad de trabajo).



Pág. 32

Si la presencia de agua se reduce antes de que se complete el proceso de fragüe el

mismo puede ser afectado, obteniéndose materiales de baja calidad.

2.- SECADO

Cualquier material que contenga agua en su interior, y que mantenga por su

estructura molecular relaciones con el medio gaseoso (el aire) donde esta inmerso,

mantendrá un proceso de intercambio de agua cuya dirección dependerá de los

contenidos de humedad del material y la presión de vapor de agua del medio que

lo entorna (la presión de vapor de agua depende de la temperatura y la humedad

absoluta).

Este proceso de intercambio de agua entre todo cuerpo y el aire, lo denominamos

secado cuando el agua fluye del cuerpo al aire transformándose en vapor de agua,

o, humectación, cuando por el contrario el vapor de agua contenido en el aire

produce una presión superior a la humedad del cuerpo, e ingresa en el mismo

incrementando su contenido de agua.

El secado, es un proceso físico, y por ende reversible, que como el fragüe se

desencadena en forma inmediata, luego que se origina una determinada situación,

supongamos el agregado de agua al cemento.

Secado y fragüe competirán entre sí para quedarse con el agua.

Mientras el aglomerante avanza en su proceso químico de transformación en un

sólido irreversible utilizando el agua como medio, el secado irá retirando toda el

agua que las condiciones ambientales determinen.

Si el secado va más rápido que el fragüe este se vera afectado en los resultados

finales.



Pág. 33

3.- CURADO

El árbitro de este conflicto y que asegura que los materiales obtenidos por el

fragüe de los aglomerantes alcance las calidades esperadas, es el curado.

Haciéndola corta: el curado es algo así como un mediador que resuelve un conflicto

manteniendo lo derechos de las partes.

Cómo se obtiene este resultado?, Simplemente impidiendo que el agua se evapore

del cuerpo antes de que el fragüe se haya completado.

Puedo impermeabilizar la superficie del material en fragüe, supongamos lo

envuelvo en una lámina de plástico, un polietileno sobre el hormigón recién

realizado, o agrego materiales hidrofugantes , o saturo la atmósfera gaseosa con

aire con el 100 % de humedad relativa, o remplazo el aire húmedo por agua

(sumerjo al material).

El resultado a obtener es siempre el mismo, evitar que el material en su proceso de

fragüe pierda el agua, que pueda afectar su calidad final

4.- LAS MEZCLAS.

Denominamos mezcla, a todos los aglomerados, es decir a la unión de una pasta

aglomerante más un agregado, fino, grueso o ambos.

Las mezclas (los aglomerados), poseen una particular propiedad, tienen una etapa

plástica, (de plasticidad variable de acuerdo a sus componentes) en un primer

momento, para pasar luego a un estado sólido, a medida que avanza el proceso de

fragüe.



Pág. 34

Este doble estado sucesivo, permitirá dar a las mezclas, distintas formas por medio

de un vaciado en moldes, o adaptarse a distintas rugosidades de superficie.

En estas dos posibilidades basadas en la plasticidad de las mezclas, se basan la

mayoría de sus usos posibles:

- O producimos cuerpos de volúmenes y características variables. (Bloques de

cemento, estructuras)

- O adherimos mezcla contra otros materiales. (Revoques)

- O adherimos materiales entre si. (Asiento de ladrillos, revestimiento de

cerámicos)

Las mezclas las dividimos en dos grandes grupos:

MORTEROS: Pasta Aglomerante + Agregados finos

HORMIGONES: Pasta Aglomerante + Agregados finos + Agregado Grueso

Las mezclas tienen un volumen menor que el que ocupan sus componentes sueltos.

Al volumen definitivo de la mezcla, una vez empastados los materiales, se lo llama

rendimiento, que depende de una serie de factores, no siempre controlables,

conocidos por determinaciones empíricas, que solo dan valores medios. Estos

factores son los siguientes:

- Las características de peso y granulometría de los componentes.

- El agua de amasado y el contenido de humedad de los agregados.

- La calidad de los ligantes.

- La proporción relativa de los materiales (dosificación)



Pág. 35

Como ejemplo podemos decir que para realizar un metro cúbico de mezcla de

hormigón necesitamos poco mas de un metro y medio cúbicos de materiales

sueltos. (cemento, arena y piedra)

Dosaje.

Denominamos dosaje a la cantidad de material que compone una mezcla. Una

mezcla se expresa por la relación entre los volúmenes de sus elementos

integrantes, o bien por la proporción relativa entre aglomerantes y áridos. El agua

no se incluye en el dosaje.

En general las dosificaciones se especifican en volúmenes, la razón es simple, la

facilidad de materializarlas en obra donde poseemos diversos medios de medir

volúmenes, como baldes, canastos, carretillas, etc.

Los dosajes de una mezcla se expresan de la siguiente forma:

1/2, 1, 4, 4 (Cemento, Cal, Agregado Fino, Agregado Grueso)

1/2 cemento, 1 cal, 4 arena, 4 cascote.

El orden estipulado es primero los aglomerantes (cemento, cal, en este orden),

luego los agregados finos y luego los agregados gruesos.

De este modo queda todo definido, sin dudas de ninguna naturaleza. Expresiones

como ¨hormigón pobre¨, ¨mortero reforzado¨, no significan nada si no hemos dicho

cuanto y de qué.

Dosajes más comunes, y material necesario para un metro cúbico de mezcla.

En ingeniería civil y construcción se denomina cemento a un aglutinante o

conglomerante hidráulico que, mezclado con agregados pétreos (árido grueso o



Pág. 36

grava más árido fino o arena) y agua, crea una mezcla uniforme, manejable y

plástica capaz de fraguar y endurecer al reaccionar con el agua y adquiriendo por

ello consistencia pétrea, el hormigón o concreto. Su uso está muy generalizado,

siendo su principal función la de aglutinante.

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 con las materias primas solamente, o por vía húmeda, en la que se mezcla

y muele en presencia de agua.

COCCIÓN DE LA PASTA CRUDA

De los molinos de bolas la pasta cruda pasa a los hornos rotatorios continuos,

semejantes a los de cal viva, pero de 200 metros de longitud y 10 metros de



Pág. 37

diámetro. El tubo tiene su chapa interiormente revestida de ladrillos refractarios.

Giran lentamente: 1 vuelta por minuto. Debido a la pendiente, la pasta cruda

desciende del extremo superior al inferior. Un quemador, de fuel oil y aire

primario a presión, o bien de gas natural, genera una larga llama, cuya temperatura

se eleva a 1500º C. Primero se deseca la pasta cruda. Después los carbonatos se

calcinan. Por último, reaccionan los distintos óxidos. El producto obtenido, llamado

clinquer, es negro, duro y granulado. Cae caliente dentro de un sistema enfriador;

por ejemplo,

otro cilindro rotatorio por el que circula aire frío a contracorriente. El aire así

calentado actúa como aire secundario en la combustión. Los hornos de cemento

funcionan ininterrumpidamente con rendimientos de varios miles de toneladas

diarias de clinquer.

TRANSFORMACIÓN DEL CLINQUER EN CEMENTO PORTLAND

El clinquer se estaciona un mínimo de 15 a 30 días. Luego se muele finalmente en

el molino de bolas. Durante la molienda se incorpora un 3% de yeso crudo. Este

aditivo regula el tiempo de fraguado. El cemento portlan no enyesado fragua

velozmente: a los 5 minutos de empastado con agua endurece, en cambio cuando

contiene yeso, se inicia el fraguado a los 45 minutos de agregada el agua. El

cemento molido se conserva dentro de enormes silos, protegido de la humedad

ambiente.

REQUISITOS EXIGIDOS AL CEMENTO PORTLAND



Pág. 38

El cemento portland librado al consumo debe cumplir especificaciones fijadas por

el gobierno nacional. Los pliegos de condiciones argentinos datan de 1931, y es

Obras Sanitarias de la Nación el organismo que supervisa la calidad, expidiendo

certificados de aprobación y practicando controles periódicos. Los ensayos mas

importantes son: Determinación de la finura del polvo: el cemento se tamiza y el

polvo grueso que no atraviesa el tamiz se expresa con un por un porcentaje.

Determinación de la velocidad de fraguado: Se amasa cemento con agua en

cantidades prefijadas, poniendo en marcha un cronómetro. Cada tanto se pincha la

masa semisólida con una agua fina. Queda completado el endurecimiento cuando

esta ya no penetra. El tiempo mínimo para que se inicie el fraguado es de 45

minutos y el máximo tolerado es de 3 horas. Determinación de las resistencias

mecánicas: Las resistencias mecánicas son dos requisitos esenciales, dado el uso

del cemento portland en la construcción. Se determinan con piezas de forma y

tamaño normalizados a fin de comprobar los resultados. La resistencia a la

compresión se calcula midiendo la fuerza que aplicada sobre la cara de un cubo de

cemento y arena causa su ruptura. Para la resistencia a la tracción se utilizan

piezas en forma de 8, estiradas en sentidos opuestos. Composición química: Los

análisis químicos determinan el porcentaje de cada óxido componente.



Pág. 39

ELABORACIÓN

1) MATERIAS PRIMAS

Las materias primas fundamentales son las rocas calcáreas y las arcillas. 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.

2) PROCESO DE ELABORACIÓN

El proceso consiste en tomar las rocas calcáreas y las arcillas en proporciones

adecuadas y molerlas intensivamente, de manera que el compuesto de la caliza

(CaO) se vincule íntima y homogéneamente con los compuestos de la arcilla (SiO2,

A1203 y Fe2O3 ). El producto resultante denominado polvo crudo ingresa al horno

y egresa como clinker. El proceso se completa con la molienda conjunta del clinker

y yeso, obteniendo el cemento portland.

Trituración primaria: Los bloques de rocas calcáreas y las arcillas provenientes de

las canteras, ingresan a la trituradora primaria quedando reducidas a tamaños

inferiores a los 10 cm. Trituración secundaria: Ingresa el material proveniente de

la trituradora primaria y sale con tamaños máximos inferiores a 2,5 cm. Molienda:

El material resultante de la trituradora secundaria ingresa a un molino, resultando

un producto impalpable, denominado polvo crudo.

Homogeneización: Con el fin de alcanzar la unión íntima de los compuestos, se

somete al polvo crudo a un mezclado intensivo, por medio de ciclones de aire.

Calcinación: El polvo crudo ingresa al horno, elevándose la temperatura hasta



Pág. 40

alcanzar los 1450 ºC, en donde se produce una fusión incipiente del producto

resultante, denominado clinker.

Molienda: Finalmente, el clínker conjuntamente con el yeso se muele hasta obtener

el Cemento Portland Se utilizan dos métodos de manufactura: los procesos mojado

y seco. En ambos procesos se prefiere el circuito cerrado pulverizado en

preparación de los materiales crudos que el circuito abierto de pulverizado porque

en el primero las partículas pequeñas o finos son colados y los gruesos del material

son regresados; mientras que en el segundo, el material crudo es molido

continuamente lo que significa que en lo más fino se consigue el valor deseado.

El proceso mojado fue desplazado por un tiempo por el proceso en seco, pero

actualmente empieza a se adaptado por nuevas plantas debido al control más

exacto y el mezclado de los materiales crudos con sus proporciones. El material

sólidos después de un secado abrumador, es reducido a un estado fino de división

en un tubo mojado o molino de pelota y pasa por un slurry o lechada a través de un

clasificador de balón o colador. El slurry es bombeado a tanques correctivos donde

unas aspas hacen una mezclan homogénea y permite los ajustes finales en la

composición. FIG. 1

Los hornos del proceso en seco pueden ser de 150 ft y en el proceso mojado los

hornos son de 300 a 500 ft, con esto vemos que no son hornos muy comunes. El

diámetro interno usualmente es de 8 a 15 ft y tienen una rotación de ½ a 2 rpm

dependiendo del tamaño; están un poco inclinados para que los materiales

alimentados en la parte superior viajen lentamente a la parte baja tomando de 2 a

3 hr.



Pág. 41

Operaciones unitarias, procesos unitarios. Esencialmente las operaciones unitarias

preparan los materiales crudos en las proporciones necesarias y el estado físico

propio de la finura y contacto íntimo tal que las reacciones químicas (procesos

unitarios) pueden tomar parte en la temperatura de calcinación en el horno para

formar, por doble descomposición o neutralización, los siguientes componentes:

Fórmula Nombre Abreviatura.

2CaO.SiO2 Silicato dicálcico C2S

3CaO.SiO2 Silicato tricálcico C3S

3CaO.Al2O2 Aluminato tricálcico C3A

4CaO.Al2O3.Fe2O3 Alumnioferrito tetracálcico C4AF

MgO En estado libre.

K2O y Na2O formando pequeños montículos de varios componentes con CaO,

Al2O3, SiO2 y SO3

También toman lugar otras reacciones, tal como deshidratación y

descarbonización o calcinación de la piedra de cal, ambos siendo endotérmicos con

valores de 380 y 665 BTU/lb respectivamente. La formación del clinker es

exotérmica con un valor probable de 200 BTU/lb de clinker.

Sin embargo, la consumación del carbón indica 3000 o 4000BTU/lb de clinker.

Este calor es despedido del horno en las reacciones siguientes:

Temperatura Reacción Intercambio de calor. 100o C Evaporación de agua libre

Endotérmica 500oC y más Evolución de agua combinada Endotérmica. 900oC y más

Evolución del dióxido de carbono Endotérmica del carbonato de calcio. 900oC –

1200oC Reacción principal entre la Exotérmica cal y la arcilla. 1250oC – 1280oC



Pág. 42

Principio de formación del Endotérmica líquido. 1280oC y más Formación de más

líquidos Probablemente y componentes endotérmica.

Se debe notar que más de las reacciones en el horno proceden en las fases sólidas y

en el final ocurre la fusión incipiente. Todas estas reacciones con aprovechadas en

la "quema de cemento".

Para obtener una gran economía de calor, las operaciones unitarias se usan para

remover parte del agua del slurry. Algunos procesos usan filtros de slurry y

espesadores Dorr. Algunos otros adjuntos comunes para los hornos rotatorios son

los separadores ciclónicos de polvos y precipitadores Cottrel. Los calentadores de

calor de desecho algunas veces se utilizan para conservar el calor y son,

particularmente, salvadores o guardadores en el proceso en seco, donde los gases

de desecho del horno son más calientes que los que provienen del horno en el

proceso mojado que puede ser de 800oC. Debido a que el revestimiento del horno

tenía que resistir abrasiones severas y ataque químico a altas temperaturas en la

zona del clinker y que el cambio del revestimiento refractario es difícil;

comúnmente se usa ladrillo de superalúmina y ladrillo de supermagnesio; sin

embargo si solo se utiliza cemento Pórtland, es satisfactorio.

3. PROPIEDADES QUÍMICAS

La propiedad de liga de las pastas de cemento Pórtland se debe a la reacción

química entre el cemento y el agua llamada hidratación.

El cemento Portland no es un compuesto químico simple, sino que es una mezcla

de muchos compuestos. Cuatro de ellos conforman el 90% o más de el peso del

cemento Pórtland y son: el silicato tricálcico, el silicato dicálcico, el aluminato



Pág. 43

tricalcico y el aluminio ferrito tetracálcico. Además de estos componentes

principales, algunos otros desempeñan papeles importantes en el proceso de

hidratación. Los tipos de cemento Pórtland contienen los mismos cuatro

compuestos principales, pero en proporciones diferentes.

Cuando el clinker (el producto del horno que se muele para fabricar el cemento

Pórtland) se examina al microscopio, la mayoría de los compuestos individuales

del cemento se pueden identificar y se puede determinar sus cantidades. Sin

embargo, los granos mas pequeños evaden la detección visual. El diámetro

promedio de una partícula de cemento típica es de aproximadamente 10 micras, o

una centésima de milímetro. Si todas las partículas de cemento fueran las

promedio, el cemento Pórtland contendría aproximadamente 298,000 millones de

granos por kilogramo, pero de hecho existen unos 15 billones de partículas debido

al alto rango de tamaños de partícula. Las partículas en un kilogramo de cemento

Pórtland tiene una área superficial aproximada de 400 metros cuadrados.

Los dos silicatos de calcio, los cuales constituyen cerca del 75% del peso del

cemento Pórtland, reaccionan con el agua para formar dos nuevos compuestos: el

hidróxido de calcio y el hidrato de silicato de calcio. Este ultimo es con mucho el

componente cementante mas importante en el concreto. Las propiedades

ingenieriles del concreto, fraguado y endurecimiento, resistencia y estabilidad

dimensional principalmente depende del gel del hidrato de silicato de calcio. Es la

medula del concreto.

La composición química del silicato de calcio hidratado es en cierto modo variable,

pero contiene cal (CaO) y sílice (Si02), en una proporción sobre el orden de 3 a 2. el

área superficial del hidrato de silicato de calcio es de unos 3000 metros cuadrados



Pág. 44

por gramo. Las partículas son tan diminutas que solamente ser vistas en

microscopio electrónico. En la pasta de cemento ya endurecida, estas partículas

forman uniones enlazadas entre las otras fases cristalinas y los granos sobrantes

de cemento sin hidratar; también se adhieren a los granos de arena y a piezas de

agregado grueso, cementando todo el conjunto. La formación de esta estructura es

la acción cementante de la pasta y es responsable del fraguado, del endurecimiento

y del desarrollo de resistencia.

Cuando el concreto fragua, su volumen bruto permanece casi inalterado, pero el

concreto endurecido contiene poros llenos de agua y aire, mismos que no tienen

resistencia alguna. La resistencia está en la parte sólida de la pasta, en su mayoría

en el hidrato de silicato de calcio y en las fases cristalinas.

Entre menos porosa sea la pasta de cemento, mucho más resistente es el concreto.

Por lo tanto, cuando se mezcle el concreto no se debe usar una cantidad mayor de

agua que la absolutamente necesaria para fabricar un concreto plástico y

trabajable. A un entonces, el agua empleada es usualmente mayor que la que se

requiere para la completa hidratación del cemento. La relación mínima Agua –

Cemento (en peso) para la hidratación total es aproximadamente de 0.22 a 0.25.

El conocimiento de la cantidad de calor liberado a medida de que el cemento se

hidrato puede ser útil para planear la construcción. En invierno, el calor de

hidratación ayudara a proteger el concreto contra el daño provocado por

temperaturas de congelación. Sin embargo, el calor puede ser en estructuras

masivas, tales como presas, porque puede producir esfuerzos indeseables al

enfriarse luego de endurecer. El cemento Pórtland tipo 1 un poco más de la mitad

de su calor total de hidratación en tres días. El cemento tipo 3, de alta resistencia



Pág. 45

temprana, libera aproximadamente el mismo porcentaje de su calor en mucho

menos de tres días. El cemento tipo 2, un cemento de calor moderado, libera

menos calor total que los otros y deben pasar más de tres días para que se libere

únicamente la mitad de ese calor. El uso de cemento tipo 4, cemento Pórtland de

bajo calor de hidratación, se debe de tomar en consideración donde sea de

importancia fundamental contar con un bajo calor de hidratación.

Es importante conocer la velocidad de reacción entre el cemento y el agua porque

la velocidad de terminada el tiempo de fraguado y de endurecimiento. La reacción

inicial debe ser suficientemente lenta para que conceda tiempo al transporte y

colocación del concreto. Sin embargo, una vez que el concreto ha sido colocado y

terminado, es deseable tener un endurecimiento rápido. El yeso, que es adicionado

en el molino de cemento durante la molienda del clinker, actúa como regulador de

la velocidad inicial de hidratación del cemento Pórtland. Otros factores que

influyen en la velocidad de hidratación incluyen la finura de molienda, los aditivos,

la cantidad de agua adicionada y la temperatura de los materiales en el momento

del mezclado.

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO DE HIDRATACIÓN Y

FRAGUADO

Lo primero de que depende el cemento son las materias primas, CALIZA y

ARCILLAS. A su vez el Ø de los granos de polvo del cemento también influyen así

como el porcentaje de sus componentes (a más silicatos y más pequeño diámetro

tendremos cemento más resistente).



Pág. 46

Otro factor importante son los posibles AGENTES EXTERNOS que puedan

estropear la hidratación y el fraguado del cemento.

En cuanto al AMBIENTE, tanto la temperatura como la humedad relativa como la

presión (aunque en menor grado) tienen también su influencia en el cemento.

TIEMPO DE FRAGUADO

Se llama tiempo de fraguado al tiempo máximo desde que hay contacto entre el

cemento y el agua hasta que se pueda manipular sin producir daños en su

resistencia. Si lo manipulamos cuando ha pasado este tiempo romperíamos los

enlaces de los cristales que están formándose. Y ya de aquí a tener una masa

totalmente endurecida que no se puede moldear. Por esto, los camiones que

transportan hormigón tienen que mantenerlo dando vueltas para prolongar este

tiempo de fraguado y en sus albaranes consta la hora a la que salen de la central y

la hora a la que se supone que tienen que llegar a obra, si se les pasa este tiempo el

hormigón que transportan ya no vale.

Este tiempo se mide con el ENSAYO de la AGUJA DE VICAT, que consiste en

introducir una aguja en una probeta de hormigón. En la aguja se puede controlar lo

que penetra esta en el cemento y cada intervalo de tiempo se mide cuanto se puede

introducir. Lógicamente cada vez se meterá menos en el cemento.

AMBIENTE

Para que el cemento fragüe correctamente deben darse unas condiciones concretas

en el ambiente en cuanto a la TEMPERTURA, HUMEDAD RELATIVA y PRESIÓN

ATMOSFÉRICA.



Pág. 47

HUMEDAD RELATIVA

La temperatura del ambiente tiene una capacidad máxima de humedad (agua en

estado gaseoso, vapor de agua) de modo que por debajo de esta temperatura este

vapor de agua se condensa y pasa a estado líquido, es lo que se llama temperatura

de rocío.

Si podemos calcular la cantidad necesaria para cada componente también

podemos saber la cantidad de agua total que necesitamos. Esta cantidad se calcula

en peso, es más exacto que en volumen.

Además, por la experiencia, sabemos más o menos la docilidad de la masa, y

sabemos que todo exceso de agua es malo porque se evapora demasiada agua

formando poros y capilares. Además, este exceso de agua provoca un incremento

grande de temperatura en la masa, de modo que aumenta también el volumen y

por consiguiente la fisuración posterior será mas grande.

Pues bien, la humedad relativa del ambiente durante el fraguado del cemento es

como un exceso de agua en la masa. Tiene los mismos efectos, de modo que un

AMBIENTE SATURADO (aquél en el que la humedad relativa es la máxima en

función de la temperatura) no influirá en el fraguado del cemento ya que ni cederá

ni captará humedad del cemento ni del hormigón. En un AMBIENTE SECO el

hormigón cede humedad, hay una emigración masiva de moléculas de agua al

ambiente. Así, se pierde agua necesaria para formar cristales y falla el proceso de

fraguado. La ventaja de un estado así es que el proceso de fraguado simplemente

se para, puede volver a retomas en cuanto el hormigón recupere humedad. Aunque



Pág. 48

no será tan completo este proceso de fraguado “en partes” podemos decir que la

pérdida de humedad durante el fraguado es reversible.

TEMPERATURA

La temperatura del ambiente tiene un efecto muy parecido. Cuando hay un

aumento de temperatura la reacción se acelera y aumenta la resistencia a corto

plazo pero pierden calidad sus cristales y por lo tanto la resistencia a largo plazo

será menor. Este proceso no es reversible. Si baja la temperatura la reacción irá

más lenta y la calidad del hormigón será mejor. Pero llega un punto, por debajo de

los 0º, en el que ya no se produce la reacción. Como conclusión, nunca se debe

hormigonar por debajo de los 0º ni por encima de los 40º.

En caso de que se tenga que hormigonar en condiciones adversas se realiza una

CURA DEL HORMIGÓN, que consiste en mantener las condiciones óptimas de

temperatura y humedad en el proceso de fraguado. Cuando la temperatura es

superior a los 40º se debe mantener la temperatura y la humedad regando la

superficie de hormigón o cubriéndolo con pilleras para mantener la temperatura y

la humedad (como balletas a lo grande). Si la temperatura es menor de 0º se tapa

con lonas o se añaden aditivos para que mantengan la temperatura.

PRESIÓN ATMOSFÉRICA

La influencia de la presión atmosférica en el fraguado del cemento es mucho

menor que la de la temperatura, pero guardando las distancias los efectos son los

mismos.

CALIDAD DEL CLINKER



Pág. 49

Por supuesto que la calidad del polvo del clinker tiene mucho que ver con la

calidad final del cemento.

Por otro lado es muy importante el diámetro de los granos de polvo de cemento.

Cuanto más pequeños sean los granos mejor se hidratarán por que más superficie

de contacto tienen con el agua. La cuestión está en la superficie específica de

contacto con las moléculas de agua. Con granos más pequeños hay más superficie y

por lo tanto más área que reacciona con el agua. En este caso el hormigón tendrá

mejor resistencia.

De todos modos se suelen utilizar granos de diámetro más grande porque resultan

más baratos.

RECOMENDACIONES DE USO DE LOS CEMENTOS

Los cementos son de tres tipos según su resistencia:

32,5 N/mm2 hormigón de resistencia media-baja HA - 25 / 30

42,5 N/mm2 hormigón de resistencia media HA - 35 / 40 (en la anterior

Norma H - 175/200)

52,5 N/mm2 hormigón de resistencia alta HA - 50 (necesita un cemento

más puro, por eso es el más caro)

El primer hormigón es más fácil de conseguir, pero a medida que queremos más

resistencia tenemos más problemas porque se necesita más cemento y hay un

límite para la cantidad de cemento. Además de esto, se depende siempre de la

calidad de las materias primas que haya en esa zona.



Pág. 50

Según la RC 97 hay cinco tipos de cementos:

CEM I que contiene clinker puro en un 95% y un 5% de otras sustancias que

vienen directamente de las materias primas y que no se eliminan porque

resulta muy caro. Es un cemento muy resistente.

CEM II que contiene ADICIONES, y dependiendo de estas podrá pueden ser

SUBTIPO A, con un 20% de adiciones

SUBTIPO B, con un 20 - 30% de adiciones.

Cuantos más aditivos tenga más barato resulta.

CEM III: es importante cuando exista posibilidad de ataques de sulfatos

CEM IV: es un cemento puzolánico, casi nunca se emplea

CEM V

Cada cemento se designará por su tipo y clase resistente y, en su caso, por sus

características adicionales, seguido de la referencia de la norma UNE

correspondiente.

Los valores de la tabla se refieren al núcleo de cemento, entendiéndose por tal

el "clínker" y las adiciones con exclusión del sulfato de calcio (regulador de

fraguado) y de los aditivos.

Los componentes minoritarios adicionales pueden ser "filler", o uno o más de

los componentes principales, a menos que están incluidos ya como tales en el

cemento.



Pág. 51

Cuando algún cemento portland, mixto, en razón de su composición, se pueda

incluir en alguno de los tipos II anteriores, deberá llevar la denominación y

designación correspondientes a dicho tipo.

La proporción de humo de sílice se limita al 10 por 100.

La proporción de "filler" se limita al 5 por 100.

La proporción de caliza se limita al 20 por 100.

CONCLUSIONES

En este trabajado podemos observar el proceso de manufactura del cemento Pórtland,

así como los principales componentes y las propiedades químicas y físicas de este

cemento. Por lo que cabe en los campos de aplicación determinamos que el cemento

Pórtland es el de más uso en común, además de su calidad podemos observar un costo

accesible, por lo que lo hace el apropiado para construcciones en general.

Las normas de calidad que rigen que se señalan en este trabajo son las más comunes, sin

embargo, en cada planta procesadora de cemento Pórtland se basan en pruebas

específicas de calidad, por lo que resulta un poco difícil detallar todas las normas de

cada una de las plantas.

Podemos concluir que la hidrólisis y la hidratación son los factores importantes en el

endurecimiento del cemento, ya que los productos que resultan de la hidratación tienen

muy baja solubilidad en el agua. Si esto no fuera cierto, el concreto sería atacado

rápidamente al contacto con el agua.

Cement o

Documents

Transcript of Cement o