TECNOLOGÍA DEL CONCRETO: EL CEMENTO MG. DARWIN LA TORRE ESQUIVEL 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD EL CEMENTO 01 02 03 04 05 CEMENTOS HIDRÁULICOS Y NO HIDRÁULICOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ 06 07 08 09 SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Los cementos hidráulicos han sido definidos como cementos que no sólo se endurecen al reaccionar con el agua, sino que también forman un producto resistente al agua. Figura: Producción del cemento de yeso y la reacción de hidratación Fuente: Mehta y Monteiro, 2006 Figura: Producción de los cementos de cal y las reacciones de hidratación con y sin puzolanas. Fuente: Mehta y Monteiro, 2006 Los cementos derivados de la calcinación del yeso o los carbonatos tales como la piedra caliza, no son hidráulicos porque sus productos de hidratación no son resistentes al agua. Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Los cementos hidráulicos fraguan y endurecen por la reacción química con el agua. Durante la reacción, llamada hidratación, el cemento se combina con el agua para formar una masa, llamada pasta. Cuando se adiciona la pasta (cemento y agua) a los agregados (agregado fino o grueso), la pasta actúa como un adhesivo y une los agregados para formar el concreto Figura: Presentación del cemento portland en el mercado Semestre 2020-II-B Figura: Cemento portland Fuente:: Portland Cement Association, ,2004 Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD El cemento portland no es el componente de mayor proporción del concreto, pero si el que define la tendencia del comportamiento del material compuesto Figura: Proporciones típicas en volumen de los componentes del concreto Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Materias primas del cemento Portland Los materiales usados para la producción del cemento portland deben contener cantidades apropiadas de los compuestos de calcio, sílice, alúmina, hierro y yeso Materiales calcáreos: Contiene carbonato de calcio (Co3Ca) que será entre 60% a 80%. Lo tenemos a las margas, cretas y calizas en general Materiales arcillosos Deben contener (1) sílice en cantidad entre 60% y 70%. aquí tenemos a las pizarras, esquistos y arcillas en general. (2) alúmina (Al2O3) y (3) oxido de fierro (Fe2O3) Minerales de fierro Cuando no están presentes cantidades suficientes de Fe2O3 se agrega minerales de fierro, fuente de oxido de fierro Minerales de aluminio Cuando no están presentes cantidades suficientes de Ali03 se agrega bauxita que es una fuente de alúmina Yeso (sulfato de calcio hidratado) Aporta el sulfato de calcio. Controla la fragua (hidratación violenta del aluminato tricálcico y el ferro aluminato tetracálcico). Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Fuente:: Portland Cement Association, ,2004 Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 7 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD La primera etapa es la extracción de materias primas. Este proceso incluye (1) la perforación y la voladura y (2) el carguío de materia y acarreo. Figura: Primera etapa: extracción de materias primas Fuente:: Portland Cement Association, ,2004 Figura: Perforación y voladura secuencial Fuente:: Geospacial solutions Las materias primas se extraen de los yacimientos, canteras a cielo abierto. Materiales duros se extraen mediante voladuras y materiales blandos mediante excavadoras Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD La segunda etapa es la reducción de tamaño y pulverización: (3) Chancado primario y secundario, (4) Zarandeo, (5) Pre homogeneización, (6) Molienda y homogeneización Figura: Chancado Fuente:: Portland Cement Association, ,2004 En el chancado las materias primas son llevadas a la chancadora primaria, en la que, mediante trituración por presión, se reduce su tamaño hasta un diámetro máximo de 250 mm. Después, en la chancadora secundaria (molino de rodillos) se llega hasta 19 mm. Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD En el zarandeo se separa el material menor a 19 mm y se envía a la cancha de pre homogeneización. Las partículas de mayor tamaño regresan a la chancadora. En la Pre homogeneización el material se deposita en sucesivas capas horizontales, por medio de una faja telescópica que lo apila formando rumas de una altura determinada. Para obtener una mezcla mas uniforme, el material de las rumas es recogido en dirección perpendicular a como fue apilado. Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD En la molienda y homogeneización se realiza la última reducción de tamaño del material de 19 mm a polvo (crudo) mediante un molino de bolas. El crudo se conduce por medio de fajas a los silos de homogeneización en donde mediante un proceso continuo el material se mezcla para alcanzar la mayor uniformidad posible antes del precalentamiento. Hay dos procedimientos: el proceso seco y el húmedo: Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD En el proceso húmedo el molido y la homogeneización de la mezcla prima se realizan en la forma de un lodo que contiene de 30 a 40 por ciento de agua. el agua utilizada para formar el lodo debe ser posteriormente evaporada. Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD La tercera etapa es la obtención del Clinker: (7) Precalentamiento, (8) Cocción y (9) Enfriamiento. Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD En el pre calentamiento el crudo se introduce por la parte superior de la torre (precalentador de ciclones) y va descendiendo por ella. Mientras tanto los gases provenientes del horno, que esta a altas temperaturas ascienden a contracorriente, precalentando así el crudo antes de entrar al horno Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD En la cocción el crudo ingresa al horno rotatorio por el extremo superior. Primero ocurre la deshidratación del material. Luego, empiezan las transformaciones físicas y químicas de descomposición de la arcilla y la caliza, formándose nuevos compuestos combinados, a una temperatura del orden de los 1500 °C, alcanzada por el calor generado por un quemador situado en el extremo inferior (salida). Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD El producto intermedio que sale del horno llamado CLINKER, consiste en pequeñas aglomeraciones esféricas de color negro, de ¼ a 1 pulgada de diámetro Los hornos rotatorios utilizados para la cocción son de 50 a 150 m de largo, 2 a 6 m de diámetro. Con 4% de inclinación y giran a una velocidad angular de 30 a 90 revoluciones por hora. Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 17 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD El enfriador esta formado por varias superficies escalonadas, compuestas por placas fijas y móviles alternadas con pequeños orificios por donde pasa el aire generado por ventiladores. El objetivo es enfriar el Clinker desde los 1200 °C hasta los 180°C. Finalmente se pasa por un nuevo proceso de molienda a través de un molino de bolas o rodillos. En donde se tritura el Clinker con una finura adecuada, añadiendo una cantidad de yeso alrededor del 5%. Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre Fuente:: Newman y Ban, 2003 18 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD La cuarta etapa es la obtención del cemento portland. Se tritura el Clinker a través de un molino de bolas o rodillos con una finura adecuada, añadiendo una cantidad de yeso alrededor del 5%. Finalmente se envasa y despacha el cemento. Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 19 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD El cemento se almacena en silos. Es despachado tanto en bolsas especiales (42.5 kg) como a granel. Las bolsas se descargan en una faja transportadora y son llevadas a las plataformas de los camiones. Para el cemento a granel se usan camiones especiales Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Figura: Planta de producción de cemento Fuente: Mehta y Monteiro, 2006 Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 21 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Tipos de cemento tradicionales según la ASTM C150 CEMENTOS TRADICIONALES Semestre 2020-II-B Tipo I Uso general, alto calor, f’c rápido Rápido desencofrado, clima frio y productos prefabricados Tipo II Mediana resistencia a los sulfatos, calor moderado, f’c lento Obras en contacto con suelos húmedos como puentes, tuberías, cimientos Tipo III Alto calor, f’c muy rápido, baja resistencia a los sulfatos Obras que necesitan un uso rápido como pavimentos, veredas, aeropuertos Tipo IV Muy bajo calor de hidratación, f’c muy lento Estructuras masivas (presas) donde se requiera controlar el calor de hidratación Tipo V Muy resistente a los sulfatos, bajo calor, f’c muy lento Obras en contacto con suelos húmedos (alcantarillas, canales, cimientos) Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 22 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 23 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 26 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 27 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Cada cemento tiene una forma diferente de desarrollar la resistencia a compresión del concreto. En esta gráfica se observa el comportamiento de una mezcla con una misma relación agua/cemento de 0.49. Para cada caso se varió el tipo de cemento. Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 28 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Tipos de cemento adicionados según la ASTM C595 CEMENTOS ADICIONADOS Tipo IP Cemento portland puzolánico (puzolana entre 15 al 40 % de la masa total) Tipo I(PM) Cemento portland puzolánico modificado (cuando la puzolana no excede el 15% de la masa total) Tipo IS Cemento portland de escoria (presente entre 25 a 70% de la masa total) Tipo MS Cemento portland de escoria modificada (la escoria no excede el 25% de la masa total) Tipo ICo Cemento portland compuesto (obtenido por pulverización del Clinker con materias calizas o inertes, hasta un máximo de 30% de masa total) Tipo IL Es un cemento hidráulico en el cual el contenido de caliza es mas que el 5% pero menor o igual a 15% Cementos binarios Tipo IT: Cementos ternarios Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 29 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Tipos de cemento adicionados según la ASTM C595 CEMENTOS ADICIONADOS Semestre 2020-II-B Cementos binarios IT(S20)(P10) 70% cemento portland, 20% escoria y 10% puzolana Tipo IT: Cementos ternarios IT(L20)(S20) 60% cemento portland, 20% filler calizo y 20% escoria IT(L10)(P10) 80% cemento portland, 10% filler calizo y 10% puzolana Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Puzolana: Es un material silíceo o silíceo o aluminoso, que por si mismo puede tener poco o ningún valor cementicio, pero que, finamente dividido y en presencia de humedad, reacciona químicamente con el hidróxido de calcio, a temperaturas comunes para formar compuestos que poseen propiedades cementicias. Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Escoria de alto horno: Producto no metálico conformado esencialmente de silicatos y aluminosilicatos de calcio y otras bases que se forman en condiciones fundidas simultáneamente con el hierro en un alto horno. Filler: Los filleres son materiales inorgánicos minerales, naturales o artificiales, especialmente seleccionados que mediante adecuada preparación, con adecuada distribución de tamaños de partícula, mejoran las propiedades del cemento (tales como la trabajabilidad o la retención de agua). Pueden ser inertes o poseer propiedades ligeramente hidráulicas, hidráulicas latentes o puzolánicas. Tarea: investigar sobre las propiedades de aportan las adiciones al cemento*** Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 32 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 33 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 34 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 35 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 36 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 37 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Tipos de cemento por desempeño C1157 CEMENTOS POR DESEMPEÑO Tipo GU Cemento hidráulico para construcciones generales Tipo HE Alta resistencia inicial Tipo MS Moderada resistencia a los sulfatos Tipo HS Alta resistencia a los sulfatos Tipo MH Moderada calor de hidratación Tipo LH Bajo calor de hidratación Tipo R Baja reactividad a la reacción alkali agrgado Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 38 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 39 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 40 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 41 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 42 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 43 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 44 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD En el Perú se consumen aproximadamente 11 millones de toneladas de cemento al año Venta local de cemento en el Perú 2007-2018 Cemento (millones de toneladas) 12 11.0 10 11.3 11.0 10.8 10.7 10.9 9.9 8 8.4 6.7 6 8.9 7.1 5.9 4 2 0 2 007 2 008 2 009 2 010 2 011 2 012 2 013 2 014 2 015 2 016 2 017 2 018 Tiempo (año) Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre Fuente: INEI, 2018 45 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD En el Perú existen 6 cementeras importantes distribuidas en norte, centro y sur. Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 46 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 47 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 48 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 49 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 50 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Puesto que los silicatos de calcio son los constituyentes principales del cemento portland, las materias primas para la producción del cemento deben proporcionar calcio y sílice en formas y relaciones adecuadas. Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 51 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Óxidos en el cemento en un 95% El cemento portland es el producto de la mezcla intima de calizas y arcillas u otros materiales en cuya composición entran los siguientes óxidos en un 95%. Oxido de calcio “C” (CaO) 61 a 67 % Caliza Sílice “S” (SiO2) 19 a 23% Areniscas Alúmina “A” (Al2O3) 2 a 6% Arcillas Oxido férrico “F” (Fe2O3) 0 a 6% Hierro El resto (5%) son óxidos de magnesio (1 a 3%), de sodio y potasio (0.25 a 1.5%), y de titanio; sulfatos (1 a 3%), fosforo, manganeso y otros minerales diversos Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 52 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Puesto que las propiedades del cemento portland están relacionadas con la composición de sus integrantes, es difícil sacar conclusiones del análisis de los óxidos del cemento Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 53 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD La presencia del Al203, Fe203, MgO y los álcalis en la mezcla prima, tienen un efecto mineralizante en la formación de silicatos de calcio; es decir, ayudan a la formación de silicatos de calcio a temperaturas considerablemente más bajas que de otra manera no sería posible. Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 54 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Las transformaciones del crudo son: 1.- El crudo se seca a temperaturas bajas (150°C). 2.- La caliza de descarbonata 3.- Se pierde el agua de constitución de las arcillas (antes de los 1000°C) CaCO3 + calor -> CaO + CO2 ↑(950°C) Arcilla + calor -> Arcilla + H2Oconst (500°C) 4.- Se funde la alúmina y el Fe2O3 y reaccionan con CaO para dar el aluminato y el ferrito. Es el único fundido que se produce y facilita la formación de los silicatos de calcio (en fase solida) Al2O3 + CaO -> C3A Fe2O3 + CaO -> C4AF Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 55 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD 5.- A 1300°C se forma el silicato bicálcico (belita): 2CaO + SiO2 -> SiO2.2CaO (C2S) 6.- A 1450°C la belita reacciona con la cal restante para formar la alita: SiO2.2CaO + CaO -> SiO2.3CaO (C3S) Todos los procesos se producen en hornos cilíndricos sub-horizontales. Fuente: Laura Navarro, 2015 Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 56 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Compuestos finales Los principales compuestos producto de la sintetizacion presentes en el cemento portland son la alita, la belita, el aluminato y la celita. 3CaO.SiO2 C3S Silicato tricálcico (Alita) 2CaO.SiO2 C2S Silicato bicálcico (Belita) 3CaO.Al2O3 C3A Aluminato tricálcico (Aluminato) 4CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF Ferroaluminato tetracálcico (Celita) Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 57 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD El silicato tricálcico (alita) (3CaO.SiO2) (C3S) es el más importante de los compuestos. Hidrata y endurece rápido por ello es el responsable de la resistencia inicial del cemento (primera semana). Influye mucho en el calor de hidratación. Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 58 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD El silicato bicálcico (belita) (2CaO.SiO2) (C2S) es el segundo más importante de los compuestos. Hidrata y endurece con lentitud por ello es el responsable de la resistencia a largo plazo del cemento. Influye poco en el calor de hidratación. Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 59 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD El aluminato tricálcico (aluminato) (3CaO.Al2O3) (C3A) es el primero en hidratarse, o sea fragua con mucha rapidez. Condiciona el fraguado violento actuando como catalizador (substancia que aumenta la velocidad de una reacción química). Poca resistencia a la acción de los sulfatos y ataques químicos Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 60 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD El Ferrito aluminato tetracálcico (celita) (4CaO.Al2O3.Fe2O3) (C4AF) tiene una lenta velocidad de hidratación. Es de color gris oscuro por lo que influye en el color final del cemento. Reduce la temperatura de formación del Clinker. Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 61 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD • Componente menor, en porcetajes mayores al 5% puede causar problemas de expansión en la pasta hidratada endurecida Oxido de magnesio (MgO) Óxidos de potasio y sodio (K2O, Na2O -> álcalis) Óxidos de manganeso y titanio (Mn2O3, TiO2) Semestre 2020-II-B • Son solubles en agua. Reaccionan químicamente con ciertos agregados, producen eflorescencia con agregados calcáreos • Coloración, resistencia a largo plazo per en menor orden Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 62 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD El cemento anhidro no tiene propiedades adhesivas. La reacción química con el agua, llamada hidratación, forman productos que si tienen acción cementante. Durante la hidratación se producen cambios en la estructura interna del material y variación en la energía. La estructura interna de los componentes del cemento cambia a los de la pasta de cemento Fuente:: Portland Cement Association, ,2004 Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 63 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Las reacciones químicas de hidratación son exotérmicas, es decir, liberan calor, lo cual puede ser de ayuda algunas veces, pero en otras es un problema por el posible aumento excesivo de la temperatura Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 64 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Los silicatos de calcio, C3S y C2S, se hidratan para formar los compuestos de silicato de calcio hidratado C-S-H (gel de tobermorita) y el hidróxido de calcio CaO.H2O (portlandita) y. El cemento portland hidratado contiene del 15% al 25% de hidróxido de calcio y aproximadamente 50% de silicato de calcio hidratado, en masa. La resistencia y otras propiedades del cemento hidratado se deben principalmente al silicato de calcio hidratado Figura: Tobermorita Fuente: Laura Navarro, 2015 Semestre 2020-II-B La influencia de la portlandita enla resistencia es limitada. Desmejora la durabilidad Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre Figura: Portlandita Fuente: Laura Navarro, 2015 65 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD La tobermorita toma el estado de un gel formado por partículas coloidales sumamente pequeñas (1 a 100 nm). En la superficie limite de las partículas existen fuerzas de atracción no neutralizadas, que tienden a atraer otras partículas • granos de 10µ de tamaño medio (1-50µ) • tienen una superficie especifica de 3000 cm2/g Cemento Tobermorita Semestre 2020-II-B • 0.1µ, • tiene una superficie especifica de 3000000 cm2/g. Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 66 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD La etringita (Trisulfoaluminatos de calcio hidratado) compone entre el 15 al 20% del volumen de solidos. Tienen forma de agujas hexagonales. Contribuye a la resistencia inicial (primeras horas). Figura: Etringita Fuente: Laura Navarro, 2015 Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 67 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Figura: Desarrollo de los compuestos hidratados Fuente: Portland Cement Association, ,2004 Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 68 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD En estas reacciones se necesita: C3S → 24% de agua C2S → 21% de agua El agua necesaria en las reacciones del C3A y C4AF y del yeso es mayor en proporción que las reacciones anteriores pero como estos componentes se hallan en menor cantidad que los silicatos, no influyen considerablemente en la demanda de agua que máximo llega a ser 28% Estas es el agua que se combina químicamente, por supuesto el concreto necesita una relación a/c mayor que 0.28, pero es debido a la necesidad de darle trabajabilidad Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 69 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD La rapidez de la reacción determina el tiempo en que el concreto se solidifica (fragua) y adquiere resistencia. La reacción inicial debe ser suficientemente lenta como para permitir que el concreto sea colocado en el encofrado Estado plástico Fraguado inicial (caso junta fria) Fraguado final endurecimiento No todos los compuestos del cemento hidratan a la misma velocidad. Los aluminatos reaccionan mas rápido que los silicatos Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 70 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Durante la hidratación ocurren los siguientes fenómenos: Rigidización: • Perdida inicial de consistencia de la pasta de cemento y que es asociada con la perdida de Slump del concreto Fraguado: • Solidificación de la pasa de cemento plástica con contracción volumétrica • Fraguado inicial: inicio de solidificación (cuando la pasta se vuelve intrabajable), aproximadamente en 45 minutos • Fraguado final: solidificación (menor a 6 horas) Endurecimiento: • Aumento de resistencia en el tiempo (calculado en mas de 20 años). Rápido al inicio y amortiguado en el tiempo Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 71 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Las reacciones químicas entre los distintos componentes del cemento portland se dividen en 5 etapas mostradas en una curva que representa los cambios en el calor durante las horas y días de la hidratación. Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 72 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD El fraguado es el cambio de consistencia de la pasta de fluido-plástica a sólida. Este endurecimiento inicial o fijación es diferente del endurecimiento o incremento de resistencia de la pasta fraguada. El proceso es exotérmico, es decir, genera calor. El fraguado es causado por la hidratación selectiva de los componentes del cemento en el siguiente orden: C3A C3S C2S El C3A produce un fraguado relámpago, que es atenuado por el yeso (CaSO4) añadido al Clinker, el cual retrasa la hidratación del aluminato tricálcico mediante la formación de un compuesto (la estringita) que cubre al hidrato por un tiempo Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 73 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD El fraguado inicial ocurre cuando suficiente C-S-H y CH forman una malla conjunta que rigidiza la mezcla. Antes de este fraguado inicial la mezcla puede remezclarse sin producir deformaciones permanentes. En el fraguado final ya no se puede manipular el concreto sin producir daños en su resistencia, debido a que se romperían los enlaces entre cristales que se están formando Fuente: Zongjin, 2011 Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 74 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Fuente:: Mehta y monteiro, 2006 Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 75 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 76 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CEMENTOS MATERIAS PRIMAS PROCESO DE FABRICACIÓN TIPOS DE CEMENTO INDUSTRIA DEL CEMENTO EN EL PERÚ SINTETIZACIÓN DEL CEMENTO COMPUESTOS DEL CEMENTO ANHIDRO HIDRATACIÓN DEL CEMENTO CONTROL DE CALIDAD Bibliografía • Metha. K y Monteiro. P, Concreto, estructura, propiedades y materiales, 2006 • Zongjin. L, Advanced Concrete Tecgnology, 2011 • PCA, Diseño y control de mezclas de concreto, 2004 • Newman. J, Ban S. Advanced concrete technology, 2003 Semestre 2020-II-B Universidad Continental - Mg. Darwin La Torre 77