EL CEMENTOEL CEMENTO

DEFINICIONDEFINICION

Producto artificial que al mezclarlo con Producto artificial que al mezclarlo con agua forma una pasta aglomerante, agua forma una pasta aglomerante, que a medida que transcurre el que a medida que transcurre el tiempo va aumentando su resistencia tiempo va aumentando su resistencia y volviéndose rigida.y volviéndose rigida.

Endurece por reacción química con el Endurece por reacción química con el agua (hidratación del cemento)agua (hidratación del cemento)

Otra definición:Otra definición:

Es un aglomerante hidrófilo Es un aglomerante hidrófilo resultante de la calcinación de rocas resultante de la calcinación de rocas calizas, areniscas y arcillas, de calizas, areniscas y arcillas, de manera que se obtiene un polvo muy manera que se obtiene un polvo muy fino que en presencia del agua fino que en presencia del agua endurece adquiriendo propiedades endurece adquiriendo propiedades resistentes y adherentes.resistentes y adherentes.

CLINKER: Es un producto artificial CLINKER: Es un producto artificial obtenido por calcinacion a obtenido por calcinacion a temperaturas elevadas, de una temperaturas elevadas, de una mezcla de rocas calizas y arcillas mezcla de rocas calizas y arcillas debidamente dosificadas.debidamente dosificadas.

Cemento Portland: es un producto Cemento Portland: es un producto que resulta de la pulverización muy que resulta de la pulverización muy fina del clinker. Es u polvo gris fina del clinker. Es u polvo gris verdoso y muy fino.verdoso y muy fino.

• Historia: La utilización de cementos y aglomerantes, se remonta a:- Egipto, construcción de las pirámides- Griegos y romanos, utilización de los primeros concretos Llamado por los romanos “Opus Cementitium”- En 1724, se busca la cal hidráulica, adicionando arcilla a la mezcla con cal.- En 1778, el Sr Aspdin realiza ensayos con rocas de la isla de Pórtland (Inglaterra), es el Padre del cemento Pórtland- En el Perú: la fabricación del cemento se remonta a 1916 al constituirse la CIA Peruana de cemento Pórtland, hoy ”Cementos Lima”

TIPOS Y CLASES DE TIPOS Y CLASES DE CEMENTOSCEMENTOS

I.- CEMENTOS PÓRTLAND I.- CEMENTOS PÓRTLAND SIN ADICIÓNSIN ADICIÓN

||Constituidos por Clinker Pórtland y la inclusión solamente Constituidos por Clinker Pórtland y la inclusión solamente de un determinado porcentaje de sulfato de calcio (yeso).de un determinado porcentaje de sulfato de calcio (yeso).

Los tipos de cemento dependen del tipo de clinker ( se Los tipos de cemento dependen del tipo de clinker ( se gradua dosificacion de componentes)gradua dosificacion de componentes)

1) CEMENTO PORTLAND TIPO I : De uso tradicional en la 1) CEMENTO PORTLAND TIPO I : De uso tradicional en la construcción, para emplearse en obras que no requieren construcción, para emplearse en obras que no requieren propiedades especiales. Para estructuras, cimientos y pisos.propiedades especiales. Para estructuras, cimientos y pisos.

Composición: 95 % de Composición: 95 % de clinker Tipo I y 5 % de clinker Tipo I y 5 % de yeso.yeso.

Propiedades: Propiedades: Desarrolla alta Desarrolla alta resistencia a 3 y 7 resistencia a 3 y 7 días y cortos tiempos días y cortos tiempos de fraguado.de fraguado.

2) CEMENTO TIPO II: Para obras hidráulicas en 2) CEMENTO TIPO II: Para obras hidráulicas en general y obras expuestas a una moderada general y obras expuestas a una moderada agresión por sulfatos o moderado calor de agresión por sulfatos o moderado calor de

hidratación.hidratación.

ComposiciónComposición: 95 % : 95 % de clinker Tipo II y 5 % de clinker Tipo II y 5 % de yeso.de yeso.

PropiedadesPropiedades: Genera : Genera moderado calor de moderado calor de hidratación y ofrece hidratación y ofrece moderada resistencia moderada resistencia a los sulfatos.a los sulfatos.

3) CEMENTO TIPO III:3) CEMENTO TIPO III: Para Para utilizarse cuando se requiere utilizarse cuando se requiere alta resistencia inicialalta resistencia inicial

Estructuras con requerimientos de alta resistencia mecánica inicial y/o final; y de alta capacidad estructural, tales como: estructuras prefabricadas, elementos postensados, puentes, viaductos y losas.

-Necesite retirar el encofrado o cimbras en pocas horas de haber vaciado el concreto.

-Requerimientos de puesta en servicio a temprana edad del concreto, tales como: carreteras, puentes.

-Elementos prefabricados de concreto, tales como: bloques, tubos, etc.

4) CEMENTO TIPO IV:4) CEMENTO TIPO IV: cuando se cuando se desee bajo calor de hidratación. desee bajo calor de hidratación. Desarrollo de resistencias es muy Desarrollo de resistencias es muy lento en comparación con los lento en comparación con los otros tipos de cemento. Usos otros tipos de cemento. Usos dirigidos a obras con estructuras dirigidos a obras con estructuras de tipo masivo, como por de tipo masivo, como por ejemplo grandes presas.ejemplo grandes presas.

5) CEMENTO TIPO V: Para obras expuestas a una 5) CEMENTO TIPO V: Para obras expuestas a una severa agresión por sulfatos .severa agresión por sulfatos .

•Composición: 95 % de clinker Tipo V y 5 % de yeso.

II.- CEMENTO PORTLAND II.- CEMENTO PORTLAND ADICIONADOADICIONADO

Cemento hidráulico obtenido mediante Cemento hidráulico obtenido mediante la pulverización conjunta de clinker la pulverización conjunta de clinker Portland, yeso y otros materiales Portland, yeso y otros materiales denominados ADICIONES (puzolanas, denominados ADICIONES (puzolanas, escorias, caliza, etc.).escorias, caliza, etc.).

El contenido de las adiciones esta El contenido de las adiciones esta limitado por la norma correspondiente.limitado por la norma correspondiente.

La incorporación de adiciones contribuye La incorporación de adiciones contribuye a mejorar las propiedades del cemento.a mejorar las propiedades del cemento.

CEMENTOS PORTLAND CEMENTOS PORTLAND PUZOLANICOSPUZOLANICOS

Pulverización de una mezcla de clinker Pulverización de una mezcla de clinker portland y puzolana con la adición eventual portland y puzolana con la adición eventual de sulfato de calcio. de sulfato de calcio.

La puzolana será un material silicoso o La puzolana será un material silicoso o silico-aluminoso, que por si misma puede silico-aluminoso, que por si misma puede tener poca o ninguna actividad hidráulica tener poca o ninguna actividad hidráulica pero que, finamente dividida y en presencia pero que, finamente dividida y en presencia de humedad, reacciona químicamente con de humedad, reacciona químicamente con el hidróxido de calcio a temperaturas el hidróxido de calcio a temperaturas ordinarias para formar compuestos que ordinarias para formar compuestos que poseen propiedades hidráulicas.poseen propiedades hidráulicas.

La actividad puzolanica se representa de la siguiente forma:

Silicatos de Calcio Hidratados( Tobermorita)

Silicatos de Calcio( C2S y C3S) Hidróxido de Calcio

Silicatos de Ca (OH)Calcio + +

Hidratados Agua Puzolana (Tobermorita)

El hidroxido de calcio puede llegar hasta el 20%

Reaccion del Ca (OH)2

Agua + Ca ( OH) 2 + Sulfato de sodio = YESO Incremento de volumen 127 %

Yeso + C3A = ETRINGITA Incremento de volumen 227 %

1)Cemento Portland 1)Cemento Portland Puzolánico Tipo IPPuzolánico Tipo IP::

El cemento Pórtland IP puede ser El cemento Pórtland IP puede ser empleado en construcciones en empleado en construcciones en generalgeneral Cemento Portland producido Cemento Portland producido mediante la molienda conjunta de mediante la molienda conjunta de clinker Portland y puzolana clinker Portland y puzolana (contenido de puzolana: entre el (contenido de puzolana: entre el 15% y 40%).15% y 40%).

2) Cemento Portland 2) Cemento Portland Puzolánico Modificado Tipo Puzolánico Modificado Tipo

I(PMI(PM):):

Molienda conjunta de clinker Portland Molienda conjunta de clinker Portland y puzolana y puzolana (contenido de (contenido de puzolana: menor del 15%).puzolana: menor del 15%).

se emplea en todo tipo de se emplea en todo tipo de construcciones de concretoconstrucciones de concreto

3. Cemento Portland 3. Cemento Portland Puzolánico Tipo P:Puzolánico Tipo P:

Cemento Portland para su uso en la Cemento Portland para su uso en la construcción, cuando no se requieran construcción, cuando no se requieran altos valores de resistencia a la altos valores de resistencia a la compresión.compresión.

Donde no sean necesarias resistencias Donde no sean necesarias resistencias altas a edades tempranas. El tipo P se altas a edades tempranas. El tipo P se utiliza normalmente en estructuras utiliza normalmente en estructuras masivas, como estribos, presas y pilas masivas, como estribos, presas y pilas de cimentación.de cimentación.

CEMENTOS PORTLAND DE CEMENTOS PORTLAND DE ESCORIAESCORIA

1. Cemento Portland de 1. Cemento Portland de Escoria Tipo ISEscoria Tipo IS

Molienda conjunta de clinker Portland Molienda conjunta de clinker Portland y escoria granulada de alto horno y escoria granulada de alto horno (contenido de escoria: entre el (contenido de escoria: entre el 25% y 70%).25% y 70%).

se puede emplear en las se puede emplear en las construcciones de concreto en construcciones de concreto en general.general.

2. Cemento Portland de 2. Cemento Portland de Escoria Modificado Tipo Escoria Modificado Tipo

I(SM)I(SM) Cemento Portland producido Cemento Portland producido

mediante la molienda conjunta de mediante la molienda conjunta de clinker Portland y escoria granulada clinker Portland y escoria granulada de alto horno de alto horno (contenido de (contenido de escoria: menor del 25%).escoria: menor del 25%).

Se puede emplear en todo tipo Se puede emplear en todo tipo de construcciones de concretode construcciones de concreto

3. Cemento de Escoria 3. Cemento de Escoria Tipo Tipo S:S:

Molienda conjunta de escoria Molienda conjunta de escoria granulada de alto horno y clinker granulada de alto horno y clinker Portland, o cal hidratada, o ambos, Portland, o cal hidratada, o ambos, en el cual el contenido de escoria es en el cual el contenido de escoria es por lo menos del 70%.por lo menos del 70%.

Donde se requieren resistencias Donde se requieren resistencias inferioresinferiores

CEMENTOS PORTLAND CEMENTOS PORTLAND COMPUESTO ICoCOMPUESTO ICo

Molienda conjunta de clinker Molienda conjunta de clinker Portland, materias calizas y/o inertes Portland, materias calizas y/o inertes hasta un máximo de 30%.hasta un máximo de 30%.

En otros países se utiliza vidrio, En otros países se utiliza vidrio, silice muy fina. Entra como material silice muy fina. Entra como material de relleno, reducen porosidad sin de relleno, reducen porosidad sin ejercer acción química.ejercer acción química.

Caliza adicionada al final de Caliza adicionada al final de molienda # materia prima.molienda # materia prima.

CEMENTO TIPO I MEJORADO (ICO): De uso general. CEMENTO TIPO I MEJORADO (ICO): De uso general. Especial para cuando se requiera un mejor Especial para cuando se requiera un mejor acabado. Formulado con Microfíler Calizo, para acabado. Formulado con Microfíler Calizo, para mejorar su trabajabilidad y plasticidad.mejorar su trabajabilidad y plasticidad.

Composición: Composición: Pulverización conjunta Pulverización conjunta de 80 % de clinker, 5 de 80 % de clinker, 5 % de yeso y 15 % de % de yeso y 15 % de caliza.caliza.

Propiedades: Propiedades: Resistente y con Resistente y con mayor plasticidad.mayor plasticidad.

CEMENTOS PORTLAND CEMENTOS PORTLAND ESPECIFICACION DE LA ESPECIFICACION DE LA

PERFOMANCEPERFOMANCE

Se dan los requisitos de perfomance Se dan los requisitos de perfomance de los cementos Portland para de los cementos Portland para aplicaciones generales y especiales.aplicaciones generales y especiales.

No existen restricciones de la No existen restricciones de la composición del cemento o sus composición del cemento o sus constituyentes.constituyentes.

Se clasifica a los cementos por tipos Se clasifica a los cementos por tipos basados en sus requerimientos basados en sus requerimientos especificos.especificos.

CLASIFICACION SEGÚN CLASIFICACION SEGÚN APLICACIONESAPLICACIONES

Tipo GUTipo GU Para la construcción en general. Para la construcción en general.

Usar cuando no se requieranUsar cuando no se requieran propiedadespropiedades

especialesespeciales

Tipo HETipo HE De alta resistencia inicialDe alta resistencia inicial

Tipo MSTipo MS De moderada resistencia De moderada resistencia a los sulfatos.a los sulfatos.

Tipo HSTipo HS De alta resistencia a los De alta resistencia a los sulfatossulfatos

Tipo MHTipo MH De moderado calor de De moderado calor de hidratación.hidratación.

Tipo LHTipo LH De bajo calor de De bajo calor de hidrataciónhidratación

CEMENTO PORTLAND TIPO MS: Especial para estructuras en contacto con suelos y aguas que contienen sulfatos y sustancias salitrosas que deterioran el concreto.

Composición:

Pulverización conjunta de 65 % de clinker, 5 % de yeso y 30 % de escoria.

Propiedades: Más resistente a la agresión química, desarrolla con el tiempo mayor resistencia mecánica.

OTROS TIPOS DE CEMNTOS

CEMENTO DE ALBAÑILERÍA: NTP 334.069.Cemento obtenido por la pulverización

conjunta de clinker Portland con materiales que aún careciendo de propiedades hidráulicas o puzolánicas, mejoran la plasticidad y retención de agua, haciéndolo apto para trabajos generales de albañilería.

Morteros utilizados para asentar ladrillos y bloques tienen requerimientos especiales de trabajabilidad, plasticidad y retención de agua. Para asegurar características de uniformidad los cementos de albañilería deben cumplir con la Norma Técnica Peruana 334.069. Este cemento es esencialmente un cemento Pórtland tipo I mezclado con un material finamente dividido tal como cal o caliza molida junto con algún agente incorporador de aire. Estos aditivos proporcionan cohesividad al mortero y mejoran su adherencia al ladrillo o bloque y minimizando la perdida de agua debida a absorción. El incorporador de aire además proporciona resistencia al congelamiento.

TIPOS DE CEMENTO- Aplicaciones

Represa en Antamina, cemento Pórtland tipo II

Complejo habitacional y comercial, cemento

Pórtland tipo I

Punta Lagunas de San Juan, cemento Pórtland puzolánico tipo I (PM)

PROCESO DE FABRICACION PROCESO DE FABRICACION DEL CEMENTODEL CEMENTO

Materias primas Minerales que contiene los

componentes del cemento:

- oxido de calcio (CaO) - CALIZA- Oxido de silicio (SiO2) / silice -

ARCILLA- Oxido de aluminio (Al2O3)/alumina-

ARCILLA

- Oxido de fierro ( Fe2 O3) – Componente corrector

Tengo que buscar materias primas que me aporten estos componentes pues son los componentes del clinker.

a)a) Componente calcáreo:Componente calcáreo:

Caliza (CaCOCaliza (CaCO33), representa entre el ), representa entre el 70 - 80 % de las materias primas 70 - 80 % de las materias primas necesarias para fabricar el clinker.necesarias para fabricar el clinker.

CaCO3 = CaO(s) + CO2(g)CaCO3 = CaO(s) + CO2(g)

T ( 927 )T ( 927 )

Necesito el oxido de calcio y por eso Necesito el oxido de calcio y por eso uso carbonato de calcio (caliza).uso carbonato de calcio (caliza).

b)b) Componente arcilloso:Componente arcilloso:

Arcilla (silicatos de aluminio Arcilla (silicatos de aluminio hidratados), representa entre el 15 - hidratados), representa entre el 15 - 25 % de las materias primas 25 % de las materias primas necesarias para fabricar el clinker.necesarias para fabricar el clinker.

Aportan SiO2 (sílice) + Al2O3 Aportan SiO2 (sílice) + Al2O3 (alumina)(alumina)

   c)c) Componentes correctoresComponentes correctores

- Arena, para elevar el contenido de - Arena, para elevar el contenido de sílice.sílice.

- Mineral de hierro, para elevar el - Mineral de hierro, para elevar el contenido de óxido de hierro. Si es contenido de óxido de hierro. Si es que existe deficiencia de hierro.que existe deficiencia de hierro.

EXPLOTACION DE CANTERAS Y EXPLOTACION DE CANTERAS Y TRITURACIONTRITURACION

El primer paso: buscar depósitos de roca que tengan las características necesarias para obtener un cemento de calidad.

CANTERASCANTERAS

Explotacion de los Explotacion de los yacimientos de yacimientos de materia prima, materia prima, normalmente a tajo normalmente a tajo abierto, con el uso de abierto, con el uso de perforadoras perforadoras especiales y especiales y posteriores voladuras. posteriores voladuras.

El material así extraído es El material así extraído es cargado mediante palas cargado mediante palas de gran capacidad en de gran capacidad en camiones, los que camiones, los que transportan la materia transportan la materia prima hasta la planta de prima hasta la planta de trituración primaria, del trituración primaria, del tipo cono que puede tipo cono que puede reducirla de un tamaño reducirla de un tamaño maximo de 1.50 m hasta maximo de 1.50 m hasta los 25 cm.los 25 cm.

Seguidamente luego de verificar Seguidamente luego de verificar composición química pasa a composición química pasa a trituracion secundaria, reduciéndose trituracion secundaria, reduciéndose el tamaño a 2 mm el tamaño a 2 mm

Este material Este material triturado es triturado es transportado hasta transportado hasta las canchas de las canchas de almacenamiento de almacenamiento de la planta mediante la planta mediante fajas transportadoras fajas transportadoras . En algunos casos se . En algunos casos se efectúa un proceso efectúa un proceso de pre-de pre-homogeneizacion. homogeneizacion. (como el material no (como el material no es homogeneo se es homogeneo se homogeniza)homogeniza)

Molienda por Molienda por molinos de bolas o molinos de bolas o por prensas de por prensas de rodillos, que rodillos, que producen material producen material de gran finura. Se de gran finura. Se dosifica las dosifica las características características químicas de la químicas de la harina que se harina que se desea obtener. desea obtener.

El sistema consta de básculas El sistema consta de básculas dosificadoras, cada una de dosificadoras, cada una de ellas capaz de gobernar las ellas capaz de gobernar las proporciones de caliza, proporciones de caliza, arcilla, minera de hierro, etc., arcilla, minera de hierro, etc., que se incorporan al molino que se incorporan al molino de crudo para lograr la de crudo para lograr la mezcla y finura de la harina, mezcla y finura de la harina, controlado en forma controlado en forma automática por un sofisticado automática por un sofisticado sistema interactivo de sistema interactivo de análisis químico por Rayos X. análisis químico por Rayos X.

El material molido El material molido debe ser debe ser homogeneizado para homogeneizado para garantizar la garantizar la efectividad del proceso efectividad del proceso de clinkerización de clinkerización mediante una calidad mediante una calidad constante. Este constante. Este procedimiento se procedimiento se efectúa en silos de efectúa en silos de homogeneización. El homogeneización. El material resultante material resultante constituido por un constituido por un polvo de gran finura polvo de gran finura debe presentar una debe presentar una composición química composición química constanteconstante

La harina cruda,  previamente homogenizada La harina cruda,  previamente homogenizada para darle uniformidad a la mezcla pulverizada, para darle uniformidad a la mezcla pulverizada, es introducida mediante sistemas de transporte es introducida mediante sistemas de transporte neumático a un  intercambiador de calor por neumático a un  intercambiador de calor por suspensión de gases de varias etapas, en la base suspensión de gases de varias etapas, en la base del cual se encuentran instalados modernos del cual se encuentran instalados modernos sistemas de precalcinación de la harina antes de sistemas de precalcinación de la harina antes de la entrada del horno rotativo donde se desarrollan la entrada del horno rotativo donde se desarrollan las restantes reacciones físicas y químicas que las restantes reacciones físicas y químicas que dan lugar a la formación del "clinker“.dan lugar a la formación del "clinker“.

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

La velocidad de rotación varía de 0 a La velocidad de rotación varía de 0 a 150 revoluciones por hora, y a través 150 revoluciones por hora, y a través de ese movimiento el material sigue de ese movimiento el material sigue sus reacciones químicas para formar sus reacciones químicas para formar los compuestos del clínkerlos compuestos del clínker

En el horno se producen En el horno se producen temperaturas de 1500 a 1600 C, dado temperaturas de 1500 a 1600 C, dado que las reacciones de clinkerizacion que las reacciones de clinkerizacion se encuentra alrededor de 1450 C.se encuentra alrededor de 1450 C.

El clinker que egresa a T = 1200 C El clinker que egresa a T = 1200 C pasa por un proceso de enfriamiento pasa por un proceso de enfriamiento rapido por enfriadores de parrilla. rapido por enfriadores de parrilla. Luego a cancha de almacenamiento.Luego a cancha de almacenamiento.

CLINKERIZACIONCLINKERIZACION

En la etapa de clinkerización es En la etapa de clinkerización es donde se producen las reacciones donde se producen las reacciones químicas más complejas del proceso, químicas más complejas del proceso, transformándose la materia prima en transformándose la materia prima en un nuevo material llamado clínker, un nuevo material llamado clínker, que tiene la forma de pelotillas que tiene la forma de pelotillas verde-grisáceas de unos 12 mm de verde-grisáceas de unos 12 mm de diámetro diámetro

CLINKERIZACIÓNTemperatu

ra en el horno

(°C)

Reacciones en el interior del horno

110 Evaporación de la humedad( secado ) de los diferentes materiales.

110 – 450Deshidratación de los materiales (arcillas, yeso, caolita), eliminación del agua absorbida.

600 – 750Inicio de reacciones de los materiales deshidratados y formación en pequeñas cantidades del C2S y compuestos intermedios como el aluminato Calcico y Ferrocalcita ( CA, C2F)

900La caliza se ha convertido en cal viva debido a la perdida de gas carbónico ,la cal viva esta lista para reaccionar con el medio ambiente por lo cual es llevada rápidamente a la zona de sinterización.

1200Las arcillas se empiezan a descomponer y liberan sílice , alumina y Óxidos de fierro, la Sílice reacciona con la cal y se forma el C2S (Belita)

1300

Se forma el C4AF liquido que actúa como fundente donde se disuelven los demás materiales , este liquido es muy adhesivo y empezara a penetrar en los poros del ladrillo refractario , aislándolo y enfriándolo con lo cual queda pegado y se inicia la formación de la costra en el horno.

1340Los materiales disueltos en el C4AF reaccionan formándose el C2S e iniciándose el C3A

1400Se ha formado completamente el C3A , liquido muy viscoso que le da consistencia a la costra.

1450 Se encuentran formados todos los compuestos.

Desde este deposito y mediante un Desde este deposito y mediante un proceso de extracción controlada, el proceso de extracción controlada, el clinker es conducido a la molienda de clinker es conducido a la molienda de cemento por molinos de bolas a cemento por molinos de bolas a circuito cerrado o prensas de rodillos circuito cerrado o prensas de rodillos con separadores neumáticos que con separadores neumáticos que permiten obtener una finura de alta permiten obtener una finura de alta superficie especifica.superficie especifica.

ENSACADO DEL MATERIALENSACADO DEL MATERIAL

COMPOSICION COMPOSICION QUIMICA DEL QUIMICA DEL CLINKERCLINKER

COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL CLINKERCLINKER

SiO2: Silice 16 - 26 % SO3: Trióxido de azufre 0,1 - 2,5 %

Al2O3: Alumina 4 - 8 % Mn2O3: 0 - 3,0 %

Fe2O3: Fierro 2 - 5 % TiO2: 0 - 0,5 %

CaO: Oxido de calcio 58 - 67 % P2O5: 0 - 1,5 %

MgO: Oxido de magnesio 1 - 5 % PxC: 0,5 - 3,0 %

Na2O + K2O: Alcalisis 0 - 1 %  

EL EL CLINKER ESTOS COMPONENTES ESTAN YA COMBINADOS ENTRE SI Y DAN LOS SIGUIENTES COMPONENTES:

FASES MINERALES DEL FASES MINERALES DEL CLINKERCLINKER

SILICATO TRICALCICOSILICATO TRICALCICO

Componente principal y decisivo Componente principal y decisivo que aporta resistencia.que aporta resistencia.Factor principal de fraguado inicial Factor principal de fraguado inicial y del rapido endurecimiento del y del rapido endurecimiento del cementocemento50 – 65 %50 – 65 %

3CaO.SiO2 C3S ALITA

SILICATO DICALCICOSILICATO DICALCICO

2CaO.SiO2 C2S BELITA

- Endurece más lentamente que el C3S, sin embargo a largo plazo alcanza la misma resistencia.-Contribuye al incremento de la resistencia a edades mayores de 7 días.-20 – 25 %

ALUMINATO TRICALCICOALUMINATO TRICALCICO

3CaO.Al2O3 C3A

Reacciona muy rápidamente con el agua pero no posee ninguna propiedad hidráulica destacable.- Libera una gran cantidad de calor durante los primeros días de endurecimiento.- Los cementos con bajos contenidos de C3A son resistentes a los suelos y aguas que contengan sulfatos:

3CaO.Al2O3 + 3CaSO4 + 31H2O 3CaO.Al2O3 + 3CaSO4 + 31H2O

3CaO.Al2O3.3 CaSO4.31H2O3CaO.Al2O3.3 CaSO4.31H2O

EtringitaEtringita

Cristaliza al interior del concreto de Cristaliza al interior del concreto de manera expansiva, se dilata y manera expansiva, se dilata y fractura el concreto.fractura el concreto.

ALUMINO FERRITO ALUMINO FERRITO TETRACALCICOTETRACALCICO

4CaO.Al2O3Fe2

O3 C4AF CELITA

- Contribuye poco en la resistencia del cemento.- La formación de C4AF reduce la temperatura de clinkerización

Magnesia Libre ( periclasa)Magnesia Libre ( periclasa)

MgO

Pese a ser un componente menor tiene Pese a ser un componente menor tiene gran importancia pues para contenidos gran importancia pues para contenidos mayores del 5% trae problemas de mayores del 5% trae problemas de expansión en la pasta hidratada y expansión en la pasta hidratada y endurecida.endurecida.Cristaliza como PERICLASA debido a la Cristaliza como PERICLASA debido a la presencia de altos porcentajes de MgO presencia de altos porcentajes de MgO en el clinker y una lenta velocidad de en el clinker y una lenta velocidad de enfriamiento del clinker.enfriamiento del clinker.

CAL LIBRECAL LIBRE

CaO

Dependiendo de la planta al igual que el Dependiendo de la planta al igual que el MgO es de 1 a 2 %. Depende de MgO es de 1 a 2 %. Depende de condiciones de operación del horno. condiciones de operación del horno. Manejo de Ing. De planta.Manejo de Ing. De planta.Quedan libres y si no se logran combinar Quedan libres y si no se logran combinar pueden generar problemas de expansion.pueden generar problemas de expansion.

OXIDOS DE POTASIO Y OXIDOS DE POTASIO Y SODIOSODIO

K2O y Na2O Alcalis

Tiene importancia para casos Tiene importancia para casos especiales de reacciones especiales de reacciones químicas con ciertos agregados químicas con ciertos agregados y los solubles en agua y los solubles en agua contribuyen a producir contribuyen a producir eflorescencias con agregados eflorescencias con agregados calcáreos.calcáreos.

OXIDOS DE MAGNESIO Y OXIDOS DE MAGNESIO Y TITANIOTITANIO

Mn2O3 y TiO2

El primero no tiene significación especial El primero no tiene significación especial salvo en coloración, que tiende a ser salvo en coloración, que tiende a ser marrón si es mayor a 3%. En casos marrón si es mayor a 3%. En casos donde es mayor al 5% se obtiene donde es mayor al 5% se obtiene disminución de la resistencia a largo disminución de la resistencia a largo plazo.plazo.

El segundo influye en la resistencia, El segundo influye en la resistencia, reduciéndola para contenidos superiores reduciéndola para contenidos superiores a 5%. Para contenidos mayores no tiene a 5%. Para contenidos mayores no tiene menor trascendencia.menor trascendencia.

Al ingresar escoria desplazamos clincker lo cual reduce el C3A, y es una de las razones por las que el MS es mejor ante el ataque sulfatos.

Propiedades de los compuestos Propiedades de los compuestos principalesprincipales

A.A. Silicato Tricálcico (CSilicato Tricálcico (C33S), conocido también como alita.S), conocido también como alita.

Se hidrata y endurece rápidamenteSe hidrata y endurece rápidamente Es el más importante de los compuestos del cementoEs el más importante de los compuestos del cemento Determina la rapidez o velocidad de fraguadoDetermina la rapidez o velocidad de fraguado Determina la resistencia inicial del cementoDetermina la resistencia inicial del cemento Libera gran cantidad de calor de hidratación es equivalente a 120 cal/gr. Libera gran cantidad de calor de hidratación es equivalente a 120 cal/gr.

Este compuesto tiene mucha importancia en el calor de hidratación de los Este compuesto tiene mucha importancia en el calor de hidratación de los cementoscementos

Contribuye una buena estabilidad de volumenContribuye una buena estabilidad de volumen Contribuye a la resistencia al intemperismoContribuye a la resistencia al intemperismo

B.B. Silicato Dicálcico (CSilicato Dicálcico (C22S), conocido también como belita.S), conocido también como belita.

Contribuye con las resistencias a edades mayores a una semanaContribuye con las resistencias a edades mayores a una semana Por su porcentaje en el clinker es el segundo en importanciaPor su porcentaje en el clinker es el segundo en importancia Se hidrata y endurece con lentitudSe hidrata y endurece con lentitud Alcanza elevada resistencia a la compresión a largo plazo (después de Alcanza elevada resistencia a la compresión a largo plazo (después de

prolongado endurecimiento)prolongado endurecimiento) El valor de hidratación es equivalente a 63 cal/grEl valor de hidratación es equivalente a 63 cal/gr Contribuye a la resistencia al intemperismo junto al CContribuye a la resistencia al intemperismo junto al C33SS Su contribución a la estabilidad de volumen es regularSu contribución a la estabilidad de volumen es regular

Propiedades de los compuestos Propiedades de los compuestos principalesprincipales

C.C. Aluminato Tricálcico (CAluminato Tricálcico (C33A)A)

Es el primero en hidratarse, o sea fragua con mucha rapidez (hidratación Es el primero en hidratarse, o sea fragua con mucha rapidez (hidratación violenta)violenta)

Libera gran cantidad de calor durante los primeros días de la hidratación.Libera gran cantidad de calor durante los primeros días de la hidratación. Incide levemente en la resistencia mecánica.Incide levemente en la resistencia mecánica. Tiene baja resistencia al intemperismo (acción del hielo y deshielo).Tiene baja resistencia al intemperismo (acción del hielo y deshielo). Tiene mala estabilidad de volumenTiene mala estabilidad de volumen Escasa resistencia a la acción del ataque de los sulfatos y ataques químicos.Escasa resistencia a la acción del ataque de los sulfatos y ataques químicos. Calor de hidratación equivalente a 207 cal /grCalor de hidratación equivalente a 207 cal /gr

D.D. Ferro Alumínato Tetra calcico (CFerro Alumínato Tetra calcico (C44AF)AF)

Reduce la temperatura de formación del clinkerReduce la temperatura de formación del clinker Rápida velocidad de hidrataciónRápida velocidad de hidratación El calor de hidratación es equivalente a 100 cal/gr (moderado)El calor de hidratación es equivalente a 100 cal/gr (moderado) En la resistencia mecánica no esta definida su influenciaEn la resistencia mecánica no esta definida su influencia La estabilidad de volumen es malaLa estabilidad de volumen es mala Influye en el color final del cementoInfluye en el color final del cemento

Nota : El Silicato Tricálcico (CNota : El Silicato Tricálcico (C33S) y el Silicato Dicálcico (CS) y el Silicato Dicálcico (C22S) constituye el 75% del S) constituye el 75% del cemento. Por eso la resistencia mecánica se debe a éstos dos compuestos.cemento. Por eso la resistencia mecánica se debe a éstos dos compuestos.

RESISTENCIA DE LAS FASES MINERALES DEL RESISTENCIA DE LAS FASES MINERALES DEL CLINKER EN LA RESISTENCIA A LA CLINKER EN LA RESISTENCIA A LA

COMPRESION Y EL CALOR DE HIDRATACIONCOMPRESION Y EL CALOR DE HIDRATACION

MINERALRESIT.

INICIALRESIT.

FINAL

DESARROLLO

DE RESIST.

CALOR DEHIDRATA

C.

C3SALTA ALTA RAPIDO MODERADO

C2SBAJA ALTA LENTO MODERADO

C3ABAJA BAJA MUY RAPIDO MUY ALTO

C4AFMUY BAJA MUY BAJA RAPIDO ALTO

PROPIEDADES DEL PROPIEDADES DEL CEMENTOCEMENTO

PROPIEDADES QUIMICASPROPIEDADES QUIMICAS

1.-Oxido de magnesio 1.-Oxido de magnesio ( MgO) ( MgO)

Cristaliza como PERICLASA debido a la Cristaliza como PERICLASA debido a la presencia de altos porcentajes de MgO en el presencia de altos porcentajes de MgO en el clinker y una lenta velocidad de enfriamiento clinker y una lenta velocidad de enfriamiento del clinker.del clinker.

La PERICLASA se hidrata más lentamente que La PERICLASA se hidrata más lentamente que los minerales que forman el clinker, los minerales que forman el clinker, acompañada de un aumento de volumen y acompañada de un aumento de volumen y originando grietas que desintegran al originando grietas que desintegran al concreto.concreto.

Acompaña a la caliza, hay que controlarlo. Si es Acompaña a la caliza, hay que controlarlo. Si es en cantidades altas caliza no sirve.en cantidades altas caliza no sirve.

2. Trióxido de azufre 2. Trióxido de azufre (SO3):(SO3):

Forma equivalente de expresar los Forma equivalente de expresar los sulfatos presentes en el cemento.sulfatos presentes en el cemento.

En exceso podria reaccionar con C3A En exceso podria reaccionar con C3A con problemas de expansion.con problemas de expansion.

Agregamos yeso para controlar Agregamos yeso para controlar fragua. No queda otro remediofragua. No queda otro remedio

3. Pérdida por ignición:3. Pérdida por ignición: Se determina calentando una muestra de Se determina calentando una muestra de

peso conocido a 1000°C. Luego se calcula peso conocido a 1000°C. Luego se calcula la pérdida de peso que ha sufrido la la pérdida de peso que ha sufrido la muestra durante el calentamiento.muestra durante el calentamiento.

Una elevada pérdida por ignición es una Una elevada pérdida por ignición es una indicación de la hidratación o indicación de la hidratación o carbonatación del cemento que es carbonatación del cemento que es producida por un almacenamiento producida por un almacenamiento incorrecto y prolongado.incorrecto y prolongado.

El envejecimiento del cemento disminuye El envejecimiento del cemento disminuye la resistencia y aumenta los tiempos de la resistencia y aumenta los tiempos de fraguadofraguado

4. Residuo insoluble4. Residuo insoluble

Ensayo con el que se puede verificar, Ensayo con el que se puede verificar, de ser el caso, si un cemento Portland de ser el caso, si un cemento Portland ha sido adulterado.ha sido adulterado.

Se determina por digestión de la Se determina por digestión de la muestra en ácido clorhídrico (HCl) muestra en ácido clorhídrico (HCl) seguida de una filtración y digestión en seguida de una filtración y digestión en hidróxido de sodio (NaOH). El residuo hidróxido de sodio (NaOH). El residuo resultante es calcinado y pesado.resultante es calcinado y pesado.

Si hay material extraño no se disuelve.Si hay material extraño no se disuelve.

5. Álcalis (Na2O + K2O):5. Álcalis (Na2O + K2O): Una de las causas de deterioro del concreto, Una de las causas de deterioro del concreto,

es la denominada reacción álcali-agregado.es la denominada reacción álcali-agregado. La reacción álcali-agregado se produce entre La reacción álcali-agregado se produce entre

determinados agregados reactivos y los determinados agregados reactivos y los álcalis del cemento, formándose un gel que álcalis del cemento, formándose un gel que absorbe agua, se dilata y genera presiones absorbe agua, se dilata y genera presiones internas que fisuran al concreto.internas que fisuran al concreto.

Los problemas de la reacción álcali-agregado Los problemas de la reacción álcali-agregado se pueden evitar o controlar utilizando se pueden evitar o controlar utilizando cementos Portland de bajo contenido de cementos Portland de bajo contenido de álcalis:álcalis:

Álcalis equivalentes: (Na2O + 0,658 K2O) < Álcalis equivalentes: (Na2O + 0,658 K2O) < 0,60 %0,60 %

PROPIEDADES FISICASPROPIEDADES FISICAS

1. Resistencia a la 1. Resistencia a la compresióncompresión

Se determina llevando a la rotura Se determina llevando a la rotura especímenes cúbicos de 50 mm de lado, especímenes cúbicos de 50 mm de lado, preparados con mortero consistente de preparados con mortero consistente de una parte de cemento y 2,75 partes de una parte de cemento y 2,75 partes de arena dosificados en masa (a/c=0,485).arena dosificados en masa (a/c=0,485).

Los cubos se curan un día en su molde y Los cubos se curan un día en su molde y luego son retirados de su molde e luego son retirados de su molde e inmersos en agua de cal hasta su ensayo inmersos en agua de cal hasta su ensayo (3, 7 y 28 días).(3, 7 y 28 días).

2. Tiempo de fraguado:2. Tiempo de fraguado:Fraguado:Fraguado: Condición alcanzada por una pasta, Condición alcanzada por una pasta, mortero o concreto de cemento cuando han mortero o concreto de cemento cuando han perdido plasticidad a un grado arbitrario, perdido plasticidad a un grado arbitrario, generalmente medido en términos de resistencia a generalmente medido en términos de resistencia a la penetración.la penetración.El tiempo de fraguado se determina observando El tiempo de fraguado se determina observando la penetración de una aguja en la pasta de la penetración de una aguja en la pasta de cemento hasta que alcanza un valor especificado:cemento hasta que alcanza un valor especificado:-- Tiempo de fraguado inicialTiempo de fraguado inicial: tiempo requerido : tiempo requerido para obtener una penetración de la aguja de 25 para obtener una penetración de la aguja de 25 mm sobre la superficie. ( 3 – 4 horas) - (2 – 3 mm sobre la superficie. ( 3 – 4 horas) - (2 – 3 horas).horas).-- Tiempo de fraguado finalTiempo de fraguado final: tiempo requerido : tiempo requerido para que la aguja no deje huella visible sobre la para que la aguja no deje huella visible sobre la superficie. ( 5 horas)superficie. ( 5 horas)

3. Expansión en 3. Expansión en autoclave:autoclave:

Un especímen prismático de 25 mm de Un especímen prismático de 25 mm de sección transversal cuadrada y de 250 mm sección transversal cuadrada y de 250 mm de longitud, curado 24 horas en aire húmedo, de longitud, curado 24 horas en aire húmedo, se coloca en una autoclave, a temperatura y se coloca en una autoclave, a temperatura y presión especificada. Luego se mide la presión especificada. Luego se mide la expansión producida (requisito: máximo 0,80 expansión producida (requisito: máximo 0,80 %).%).

El objetivo es determinar la posibilidad de El objetivo es determinar la posibilidad de una expansión potencial causada por la una expansión potencial causada por la hidratación de la cal libre (CaO), o de la hidratación de la cal libre (CaO), o de la magnesia (MgO), o de ambos, presentes en magnesia (MgO), o de ambos, presentes en cantidades excesivas en el cemento Portland.cantidades excesivas en el cemento Portland.

4. Resistencia a los 4. Resistencia a los sulfatossulfatos

El concreto expuesto a concentraciones perjudiciales de El concreto expuesto a concentraciones perjudiciales de sulfatos, procedentes de suelos y aguas, debe fabricarse sulfatos, procedentes de suelos y aguas, debe fabricarse con cementos resistentes a los sulfatos:con cementos resistentes a los sulfatos:-Cementos de moderada resistencia a los sulfatos:-Cementos de moderada resistencia a los sulfatos:. Cemento Portland Tipo II.. Cemento Portland Tipo II.. Cementos Portland adicionados Tipo MS y Tipo IP (MS).. Cementos Portland adicionados Tipo MS y Tipo IP (MS).

-Cementos de alta resistencia a los sulfatos:-Cementos de alta resistencia a los sulfatos:. Cemento Portland Tipo V.. Cemento Portland Tipo V.. Cemento Portland adicionado Tipo HS.. Cemento Portland adicionado Tipo HS.

La expansión causada en el ataque por los sulfatos se La expansión causada en el ataque por los sulfatos se atribuye a la formación de Etringita (cristaliza en forma atribuye a la formación de Etringita (cristaliza en forma expansiva fisurando al concreto).expansiva fisurando al concreto).

Ataque de sulfatos

Agua + C3A + Sulfato de calcio = ETRINGITA Incremento de volumen 227 %

Agua + C3A + Sulfato de sodio = ETRINGITA

Agua + Ca ( OH) 2 + Sulfato de sodio = YESO Incremento de volumen 127 %

Agua + Silicato di y tri calcico + sulfato de magnesio = YESO

Se crean esfuerzos que primero lo microfisuran y luego lo desintegran gradualmente.

5. Calor de hidratación5. Calor de hidratación

Es el calor generado cuando reaccionan el Es el calor generado cuando reaccionan el cemento y el agua (la hidratación del cemento y el agua (la hidratación del cemento es un proceso exotérmico). cemento es un proceso exotérmico).

En estructuras de gran volumen, la rapidez En estructuras de gran volumen, la rapidez y la cantidad de calor generado son y la cantidad de calor generado son importantes (puede crear esfuerzos importantes (puede crear esfuerzos perjudiciales que fisuran el concreto).perjudiciales que fisuran el concreto).

Los cementos con bajos contenidos de Los cementos con bajos contenidos de C3A y C3S generan bajo calor de C3A y C3S generan bajo calor de hidrataciónhidratación

6. Finura, superficie 6. Finura, superficie específica (Blaine):específica (Blaine):

La determinación de la finura del La determinación de la finura del cemento, en términos de superficie cemento, en términos de superficie específica (cm2/g), se realiza específica (cm2/g), se realiza empleando el aparato (Blaine) de empleando el aparato (Blaine) de permeabilidad al aire.permeabilidad al aire.

PROPIEDADES FÍSICAS Tipo MS Tipo II

Requisitos de Norma Requisito de Norma

NTP 334.0820/ASTM C 1157

NTP 334.009/ ASTM C 150

Expansión en autoclave, máx.

0,80% 0,80%

Tiempo fraguado, Vicat

Inicial, mínutos, mín. 45 minutos 45 minutos

Final, minutos, máx 420 minutos 375 minutos

Resistencia a la compresión, mín

3 días, mín. 100 kg/cm2 100 kg/cm2

7 días, mín. 170 kg/cm2 170 kg/cm2

28 días, mín. 280*kg/cm2 280*kg/cm2

Resistencia a los sulfatos

% de expansión, 6 meses, máx.

0,10% No se especifica.

* Requisito opcional.

Cemento Albañilería

I II V IP I(PM) MS I Co

(1) (1) (1)

(1)

Cementos Pacasmayo

(1) (1)(2)

(2) (2)

Yura (2) (2)

(2) a pedido

(1) de bajo contenido de álcalis

Cementos Sur

Cementos Selva (1)(2)

Cementos Lima

Empresas

Cemento Portland C. Portland Adicionados

Cemento Andino

Los Cementos en el PerúLos Cementos en el Perú

En el Perú, actualmente tenemos las siguientes empresas cementeras:En el Perú, actualmente tenemos las siguientes empresas cementeras:

Nota:

El cemento en el Perú se comercializa en bolsas de 42.5 kg. de papel krap extensible tipo Klupac , que usualmente están entre dos y cuatro pliegos, de acuerdo a los requerimientos de transporte o manipuleo eventualmente y por condiciones especiales pueden ir provistas de un refuerzo interior de polipropileno. Estas bolsas son ensayadas para verificar su porosidad al aire, absorción, impermeabilidad y resistencias mecánicas. Las fábricas cementeras Nacionales están preparadas para realizar la comercialización del cemento en bolsones con capacidad de 1.5 toneladas a estos se les conoce como big bag.

NOMBRE UBICACIÓN

Cementos Lima S A Atocongo – Lima

Cementos Pacasmayo S A Pacasmayo - La

Libertad

Cemento Andino S A Condorcocha - Tarma ( Junin )

Yura SA Yura - Arequipa

Cemento Sur S A Caracote - Juliaca

( Puno )

Cemento Rioja Pucallpa – Ucayali

TIPOS DE CEMENTO Y REQUERIMIENTOS EN LA RELACIÓN AGUA/CEMENTO DE CONCRETO EN CONTACTO CON SUELOS Y AGUAS FREÁTICAS CONTENIENDO VARIAS

CONCENTRACIONES DE SULFATOS

Grado potencial de ataque por sulfatos

Sulfatos solubles en agua (SO4) en el suelo%

Sulfatos (SO4)En el agua freática(mg/l)

Tipo de cemento a ser usado

Máxima relación agua cemento

Despreciable

0.00 – 0.1 0.0 - 150 Cualquiera

-

Moderado 0.1 – 0.20 150 - 1500 II 0,50

Considerable

0.2 – 2.00 1500 - 10,000

V 0,45

Severo > 2.00 > 10,000 V mas puzolana

0.45

ALMACENAMIENTO DEL CEMENTO

El cemento que se mantiene seco conserva todas sus características.

Debe cuidarse no sólo la acción de la humedad directa, sino además tener en cuenta el efecto del aire húmedo.

Si el cemento debe conservarse por un tiempo considerable, se deberá proveer una bodega de tamaño adecuado, sin aberturas ni grietas, que pueda mantener el ambiente seco. En los casos en que sea previsible la ocurrencia de lluvias, el techo tendrá la pendiente adecuada.

El piso deberá ser de madera que se eleve unos 15 cm sobre el suelo para evitar el paso de la humedad.

ALMACENAMIENTO DEL CEMENTO

Las bolsas se deberán apilar juntas, de manera de minimizar la circulación del aire, dejando un espacio alrededor de las paredes.

Apilamiento del cemento: - t < 60 días, apilar máximo doce bolsas. - t > 60 días, apilar máximo 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.

Para evitar la rotura de los envases durante el traslado del cemento, las bolsas se deben levantar y no arrastrar; se deben depositar, sin dejarlas caer, sobre el piso o la bolsa precedente.

NORMALIZACION

La normalización del cemento se lleva a cabo por el Comité Técnico Permanente de Normalización de Cementos y Cales, cuya gestión tiene a su cargo la Asociación de Productores de Cemento - ASOCEM quien ejerce la secretaría técnica.

Inicialmente las normas fueron dados por el ASTM, luego en el Perú se dio con INANTIC que luego fue reemplazado por ITINTEC.

NORMALIZACION

En la actualidad, la responsabilidad de la normalización se encuentra en el Instituto Nacional de Defensa de la Competencia y de la Protección de la Propiedad Intelectual - INDECOPI, creado por  Ley Nº 25868, promulgada el 18.11.92. 

El cemento en el Perú es uno de los productos con mayor numero de normas que datan del proceso de normalización en el Perú.

Existen: 7 normas sobre especificaciones, 1 norma de muestreo, 5 normas sobre ediciones, 30 normas sobre métodos de ensayos