Cementos aluminosos

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Los cementos alumlnosos y sus aplicaciones refractarias* J. PUIG MONTRAVETA F. SANCHEZ PIREZ Cementos Molins, S. A. 74/1/0003 A. RESUMEN Se hace una revisión de los diferentes tipos de cementos aluminosos, exponiendo los diversos métodos de fabricación, la composición química y mineralógica de los mis- mos, así como los productos resultantes de su hidratación. Por último, se describe el efecto del tratamiento térmico sobre la constitución y propiedades de los hormigones refractarios fabricados a base de cementos aluminosos. SUMMARY A review of the different types of aluminous cements and their various manufacturing methods is made. Their chemical and mineral composition as well as the products result- ing from their hydration are also discrabed. Finally, the effect of heat treatment on the constitution and characteristics of refractory concretes manufactured with aluminous cements is shown. On fait une révision des différents genres de ciments alumineux, en exposant les diverses méthodes de fabrication, la composition chimique et minéralogique de ceux-ci, ainsi que les produits qui résultent de leur hydratation. En dernier lieu, on décrit l'effet du traitement thermique sur la constitution et sur les propriétés des bétons réfractaires RÉSUMÉ fabriqués avec des ciments alumineux. ZUSAMMENFASSUNG Es werden die verschiedenen Klassen von Tonerdezement beschrieben sowie die ver- schiedenen Herstellungsmethoden, die chemische und mineralogische Zusammenstellung derselben, und die aus ihrer Hydratation entstehenden Produkte. Zuletzt wird der Effekt der thermischen Behandlung auf die Beschaffenheit und Eigenschaften des aus Tonerde- zement hergestellten feuerfesten Betons beschrieben. 1. INTRODUCCIÓN Bajo la denominación de cementos aluminosos se agrupa un extenso surtido de materiales cuyas ca- racterísticas comunes son su alto contenido de alú- mina, mucho mayor que en los cementos tipo port- land, y la posibilidad de utilizarlos en aplicaciones refractarias. El componente mayoritario de tales conglomeran- tes es el aluminato monocálcico (CaO* AI2O3 ó CA)**. Por ello, a los citados productos se les denomina a veces cementos de alto contenido en alúmina (High Alumina Cement), cementos de aluminato calcico (Alumina Cement), o simplemente conglomerantes hi- dráulicos o cementos refractarios. Si bien los primeros aluminatos calcicos se obtu- vieron hacia la mitad del pasado siglo xix, el primer cemento aluminoso comercializado fue el francés, Ci- ment Fondu Lafarge, patentado en 1908, gracias a los trabajos de investigación de J. Bied en su bús- queda de un conglomerante que resistiera la expan- sión que sufrían los cementos tipo portland al ser expuestos al agua de mar y terrenos selenitosos. La fabricación de cemento aluminoso fundido en España se inició en 1928, bajo patente de Lafarge, y ha continuado ininterrumpidamente hasta nuestros * Conferencia pronunciada en la XIII Reunión Anual de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio celebrada en Ovie- do, octubre 1973. ** Para todos los compuestos químicos y componentes mi- neralógicos que se citarán en el presente trabajo, se utiliza- rá la siguiente nomenclatura, de uso frecuente en la quími- ca del cemento: C = CaO. S = SiO.,. A = Al.,0,. F = F e Ä . M = MgO. H = H.,0. días, habiéndose sobrepasado el millón de toneladas producidas. Las materias primas utilizadas para la fabricación de cemento aluminoso fundido son bauxita ferrugi- nosa o roja y caliza de elevada pureza. En el proceso de fabricación se utiliza un horno de reverbero, en forma de L, y todos los gases de com- bustión deben pasar a través de la carga del mate- rial, de granulometría adecuada, por un tubo verti- cal que sirve simultáneamente de chimenea y tragan- te, situado sobre un extremo del hogar. La llama se lanza sobre la caída de los materiales sólidos en el fondo del tubo de alimentación y finalmente el ma- terial fundido, denominado incorrectamente clinker fundido, se recoge en la sección horizontal del re- verbero mediante una sangría adecuada. La atmósfera del horno suele ser ligeramente re- ductora, con lo que parte del óxido férrico presente en la bauxita es reducido al estado ferroso. El mayor o menor contenido de óxido ferroso en el cemento aluminoso fundido es el responsable de su tonalidad más o menos negruzca, si bien ello no influye en sus propiedades. El material fundido o clinker fundido que sangra del horno es recogido mediante lingoteras y se alma- cena, para posteriormente ser triturado y molido a finura de cemento, sin adición alguna. Este proceso de fabricación es el seguido prácti- camente por todos los fabricantes de cemento alumi- noso fundido (Francia, Inglaterra, Yugoslavia, Espa- ña, etc.). A partir de bauxita roja y caliza se pueden obte- ner cementos aluminosos fundidos por otros procedi- mientos, como son mediante hornos rotatorios, con- ENERO-FEBRERO 1974 19

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Los cementos alumlnosos y sus aplicaciones refractarias*

J. PUIG MONTRAVETA F. SANCHEZ PIREZ Cementos Molins, S. A.

74/1/0003 A. RESUMEN

Se hace una revisión de los diferentes tipos de cementos aluminosos, exponiendo los diversos métodos de fabricación, la composición química y mineralógica de los mis­mos, así como los productos resultantes de su hidratación. Por último, se describe el efecto del tratamiento térmico sobre la constitución y propiedades de los hormigones refractarios fabricados a base de cementos aluminosos.

SUMMARY

A review of the different types of aluminous cements and their various manufacturing methods is made. Their chemical and mineral composition as well as the products result­ing from their hydration are also discrabed. Finally, the effect of heat treatment on the constitution and characteristics of refractory concretes manufactured with aluminous cements is shown.

On fait une révision des différents genres de ciments alumineux, en exposant les diverses méthodes de fabrication, la composition chimique et minéralogique de ceux-ci, ainsi que les produits qui résultent de leur hydratation. En dernier lieu, on décrit l'effet du traitement thermique sur la constitution et sur les propriétés des bétons réfractaires

RÉSUMÉ fabriqués avec des ciments alumineux.

ZUSAMMENFASSUNG

Es werden die verschiedenen Klassen von Tonerdezement beschrieben sowie die ver­schiedenen Herstellungsmethoden, die chemische und mineralogische Zusammenstellung derselben, und die aus ihrer Hydratation entstehenden Produkte. Zuletzt wird der Effekt der thermischen Behandlung auf die Beschaffenheit und Eigenschaften des aus Tonerde­zement hergestellten feuerfesten Betons beschrieben.

1. INTRODUCCIÓN

Bajo la denominación de cementos aluminosos se agrupa un extenso surtido de materiales cuyas ca­racterísticas comunes son su alto contenido de alú­mina, mucho mayor que en los cementos tipo port-land, y la posibilidad de utilizarlos en aplicaciones refractarias.

El componente mayoritario de tales conglomeran­tes es el aluminato monocálcico (CaO* AI2O3 ó CA)**. Por ello, a los citados productos se les denomina a veces cementos de alto contenido en alúmina (High Alumina Cement), cementos de aluminato calcico (Alumina Cement), o simplemente conglomerantes hi­dráulicos o cementos refractarios.

Si bien los primeros aluminatos calcicos se obtu­vieron hacia la mitad del pasado siglo xix, el primer cemento aluminoso comercializado fue el francés, Ci­ment Fondu Lafarge, patentado en 1908, gracias a los trabajos de investigación de J. Bied en su bús­queda de un conglomerante que resistiera la expan­sión que sufrían los cementos tipo portland al ser expuestos al agua de mar y terrenos selenitosos.

La fabricación de cemento aluminoso fundido en España se inició en 1928, bajo patente de Lafarge, y ha continuado ininterrumpidamente hasta nuestros

* Conferencia pronunciada en la XIII Reunión Anual de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio celebrada en Ovie­do, octubre 1973.

** Para todos los compuestos químicos y componentes mi­neralógicos que se citarán en el presente trabajo, se utiliza­rá la siguiente nomenclatura, de uso frecuente en la quími­ca del cemento:

C = CaO. S = SiO.,. A = Al.,0,. F = F e Ä . M = MgO. H = H.,0.

días, habiéndose sobrepasado el millón de toneladas producidas.

Las materias primas utilizadas para la fabricación de cemento aluminoso fundido son bauxita ferrugi­nosa o roja y caliza de elevada pureza.

En el proceso de fabricación se utiliza un horno de reverbero, en forma de L, y todos los gases de com­bustión deben pasar a través de la carga del mate­rial, de granulometría adecuada, por un tubo verti­cal que sirve simultáneamente de chimenea y tragan­te, situado sobre un extremo del hogar. La llama se lanza sobre la caída de los materiales sólidos en el fondo del tubo de alimentación y finalmente el ma­terial fundido, denominado incorrectamente clinker fundido, se recoge en la sección horizontal del re­verbero mediante una sangría adecuada.

La atmósfera del horno suele ser ligeramente re-ductora, con lo que parte del óxido férrico presente en la bauxita es reducido al estado ferroso. El mayor o menor contenido de óxido ferroso en el cemento aluminoso fundido es el responsable de su tonalidad más o menos negruzca, si bien ello no influye en sus propiedades.

El material fundido o clinker fundido que sangra del horno es recogido mediante lingoteras y se alma­cena, para posteriormente ser triturado y molido a finura de cemento, sin adición alguna.

Este proceso de fabricación es el seguido prácti­camente por todos los fabricantes de cemento alumi­noso fundido (Francia, Inglaterra, Yugoslavia, Espa­ña, etc.).

A partir de bauxita roja y caliza se pueden obte­ner cementos aluminosos fundidos por otros procedi­mientos, como son mediante hornos rotatorios, con-

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vertidores y hornos eléctricos, mediante la técnica de fusión simple. Aplicando la de fusión reductora, se pueden obtener en hornos de cubilote, en altos hornos y en hornos eléctricos. Normalmente no se emplean tales procedimientos.

Mención aparte debe ser hecha del cemento alumi-noso fabricado en Alemania, a partir de escorias me­talúrgicas de alto horno, que si bien confieren al pro­ducto un mayor contenido de alúmina, en cambio de­terminan la presencia de un inevitable porcentaje de azufre en forma de sulfuro.

También los cementos aluminosos pueden obtener­se a partir de sinterización o clinkerización de cali­za y bauxita.

Para la obtención de cementos aluminosos blancos de elevado contenido de alúmina (70-80 % de AI2O.O, no se parte de bauxita roja sino de bauxita blanca (más rica en compuestos de aluminio y más pobre en los de hierro) o de alúmina. La fabricación suele rea­lizarse en hornos rotatorios.

2. COMPOSICIÓN Q U Í M I C A Y MINERALÓGICA

La composición química de los distintos cementos aluminosos existentes es muy diferente, no sólo entre los aluminosos fundidos y los blancos, sino incluso entre algunos de los primeros.

Los análisis químicos' de los cementos aluminosos fundidos de distintos orígenes, pero todos ellos pre­parados a base de caliza y bauxita, presentan una no­

toria variabilidad por diferencias en el tipo de bauxi­ta utilizada y por los distintos procedimientos de fa­bricación empleados, influyendo principalmente las características oxidantes o reductoras del horno.

Sustancialmente, todos están constituidos por ele­vados porcentajes de aluminato monocálcico, al cual acompañan, en proporciones muy variables, todos los demás óxidos que junto con la cal y alúmina se en­cuentran en las materias primas, y que son los de hierro, silicio, titanio, magnesio y azufre (este últi­mo proviene del combustible).

Los análisis de los cementos aluminosos fundidos existentes en el mercado se resumen en la tabla I. La máxima discrepancia se produce, aparte de los varia­bles contenidos de sílice, en los compuestos de hie­rro, cuya proporción disminuye notoriamente al utili­zar bauxita más o menos blanca en vez de la ferrugi­nosa, y en la cantidad de compuestos ferrosos e in­cluso de hierro metálico, que viene condicionada por la atmósfera reductora de los hornos.

Si se utilizan bauxitas rojas, la cantidad total de hierro en el cemento aluminoso fundido, expresado como FeaOg, puede alcanzar el 16-18 %, mientras que queda limitado a un 5-6 %, o menos, al utilizar bau­xitas blancas o pobres en hierro, aunque entonces suele aumentar el contenido de sílice.

El color del cemento aluminoso fundido viene de­finido por la cantidad total de compuestos de hierro que posee,"y su tonalidad más oscura se consigue al aumentar la relación entre óxido ferroso y óxido fé­rrico (FeO/Fe^OJ.

TABLA I (2)

País de origen

Tipo de fabricación Color

C/3

Q

6-9

> 1 — »

b ,— "^ 0 ^

n 0

• a

9 0

1,0

H Q

^

2,0

ora 0

8

1,0

S

1,0

CO

p

s

0,5

3 ffi

0

Alemania Alto horno Fusión

reductora Gris muy claro .

C/3

Q

6-9 46-51 37-42 0,1

0

1,0

H Q

^

2,0

ora 0

8

1,0

S

1,0

CO

p

s

0,5 1,0

Checoslo­vaquia

(Hungría)

Horno de ladrillos

Sinterización Marrón claro ... 6-8 40-45 37-42 12-14 Indi­cios 2,0 1,0

Indi­cios 0,5

Indi­cios

España Horno de reverbero

Fusión Gris ... 2-4 39-41 37-39 10-13 2-5 2,0 0,5 Indi­cios 0,1

Indi­cios

Estados Unidos

Horno rotatorio Fusión Gris claro ... ... 8-9 40-41 36-37 5-6 5-6 2,0 1,0

Indi­cios 0,5

Indi­cios

Inglaterra Horno de reverbero Indi- Indi-

Fusión Gris 4-5 38-40 36-39 8-10 5-7 2,0 1,0 cios 0,1 cios

Francia Horno de reverbero Indi- Indi-

Fusión Gris ... 3-5 39-41 36-39 10-12 2-5 2,0 1,0 cios 0,1 cios

Yugoslavia Horno de reverbero Indi- Indi-

Fusión Gr i s . . . ... 6-8 38-40 36-39 8-10 4-7 2,0 1,0 cios 0,1 cios

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En los cementos aluminosos blancos, el contenido de alúmina puede alcanzar valores de 72-80 % y prác­ticamente el resto, 18-27 %, es cal; los demás óxi­dos, de hierro, silicio, titanio y magnesio, suelen su­mar como máximo el 1 %. Su fabricación se realiza mediante calcinación o sinterización de alúmina cal­cinada con caliza de elevada pureza.

El aluminato monocálcico es el componente mine­ralógico principal del cemento aluminoso fundido, e igualmente en los cementos aluminosos blancos éste sigue siendo el componente mayoritario y casi único responsable de las propiedades hidráulicas del con­glomerante. El exceso de alúmina presente en estos últimos se encuentra como dialuminato calcico, CA^, y a-alúmina o bien como a-alúmina únicamente.

A fin de poder comentar las particulares caracte­rísticas de cada tipo de conglomerantes a partir de su composición mineralógica, en la figura 1 se pre­sentan las zonas de composición de tales cementos en el diagrama de fases CaO-Si02-Al20;5.

2020*

FiG. 1.—Zona alta en alúmina del sistema SiOo-Al^Oa-CaO. Las partes rayadas muestran las zonas de composición de los cementos aluminosos fundidos y de los cementos altos

en alúmina respectivamente (1).

El área del cemento aluminoso fundido, obtenido a partir de caliza y bauxita, se encuentra enteramente dentro del campo primario del aluminato monocálci­co. Las propiedades características de tales cementos son debidas, fundamentalmente, a este compuesto, que a partir del material fundido cristaliza en primer lugar. Un enfriamiento lento del fundido permite una mayor separación del CA y un crecimiento mayor de los cristales formados, confiriendo al cemento la má­xima hidraulicidad a edades tempranas.

Según el citado diagrama, también es posible la formación de C^^A , si la composición del fundido cayera a la izquierda de la línea de compatibilidad en estado sólido entre C^S y CA. Dicho componente es indeseable , pues un elevado porcentaje del mismo conduce a cementos con tiempos de fraguado muy rá­pidos que no consiguen alcanzar las elevadas resis­tencias habituales.

En cuanto a los silicatos, si el contenido de sílice es inferior al 5 %, se formará fundamentalmente beta silicato bicálcico (/S-C^S) y algo de gehlenita (CaAS), existiendo una elevada proporción de aluminato mo­nocálcico; con contenidos de sílice mayores, se for­marán : gehlenita (C2AS) en considerable proporción y una cantidad análoga de beta silicato bicálcico, dis­

minuyendo por consiguiente la proporción de alumi­nato monocálcico.

El beta silicato bicálcico, presenta también en el ce­mento portland, manifiesta propiedades hidráulicas, si bien a largo plazo, que se ponen de manifiesto en el cemento aluminoso por el progresivo aumento de la resistencia de sus morteros y hormigones a partir de las primeras edades.

Cuando existe una cantidad notable de gehlenita en el cemento, debido a su elevada proporción en sílice, además de la lentitud de hidratación de los silicatos, presentes ahora en mayor proporción, el problema se acentúa por la fuerte disminución del contenido de aluminato monocálcico, lo que priva al cemento de sus deseadas características de rápido endurecimiento.

Respecto al hierro, no se conoce con exactitud su distribución y especies mineralógicas de las que for­ma parte. Se sabe que está presente en el denomina­do compuesto fibroso y que da origen igualmente a una serie completa de soluciones sólidas que pueden ir desde el C,AF al CAF^.

En la tabla II se exponen las proporciones relati­vas de los compuestos presentes en el cemento alumi­noso fundido, obtenidas a partir del estudio micros­cópico de diversas muestras y despreciando las pe­queñas cantidades de Cj ^A^ presentes.

TABLA II

CA C A S ... C^S *Tibras" Compuestos d e

hierro Vidrio

Cemento obtenido por fusión reductora

(% SiO, > 5)

60% 15-20 % 10-15%

Nada

Muy poco 10%

Cemento obtenido por fusión

no reductora (% SiO, < 5)

70-75 % 2 %

10 % 2 %

Alto 5 %

La fase vitrea del clinker varía ampliamente (5-25 %), según el método de enfriamiento empleado.

3. PRODUCTOS DE HIDRATACIÓN

Todos los trabajos realizados para conocer los com­puestos hidratados del cemento aluminoso se basan en los estudios llevados a cabo del diagrama de fases CaO-AlaOa-H^O, si bien las altas diluciones emplea­das son muy lejanas de las bajas relaciones agua/ce­mento con que se confeccionan los morteros y hor­migones de cemento aluminoso.

A temperaturas no superiores a 25*" C, el compues­to hidratado predominante es el hidrato exagonal, alu­minato monocálcico decahidratado o CAH,o e igual­mente gel de alúmina.

Cuando la proporción CaO/AlaGg supera la unidad, puede también encontrarse pequeñas cantidades del compuesto C^AHg, como consecuencia de la hidrata­ción del CA2 (posiblemente presente en cementos alu­minosos blancos), o por transformaciones del CAH^o

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con posterior liberación de alúmina hidratada. Su cris­talización ocurre también en el sistema exagonal.

Parece lógico suponer que los silicatos presentes, en especial el beta silicato bicálcico, se hidratarán de forma análoga a como lo hacen en el cemento port-land, es decir, dando lugar a silicato monocálcico hi­dratado y a hidróxido calcico. Sin embargo, este úl­timo compuesto no ha sido detectado en hormigones y morteros endurecidos de cemento aluminoso, pro­bablemente debido a la pequeña cantidad en que pue­de estar presente o bien debido a que puede reaccio­nar rápidamente con el gel de alúmina recién formado.

Los hidratos exagonales formados son metaestables, y tienden a pasar a otros estables, de configuración cúbica, siendo su velocidad de conversión muy lenta a menos que se superen los 25'' C de temperatura. La reacción que tiene lugar es la siguiente :

3CAH,o y C3AH, + 2AH3 4- 18H (exagonal) (cúbico) (gibsita) (agua)

El liberarse tal cantidad de agua, que deberá ser eli­minada por evaporación, y el hecho de que los hidra­tos cúbicos (Dh. cub. = 2,5 g/cm'O posean mayor densi­dad que los hidratos exagonales (Dh. exag. = 2,0 g/cm"^), motivan que los hormigones convertidos tengan más porosidad y permeabilidad, y por lo tanto menor resis­tencia mecánica. Disminuye también la resistencia me­cánica. Disminuye también la resistencia del hormigón a los sulfatos y a las heladas, cambiando su color ne­gruzco por un pardo rojizo característico, a causa de la oxidación de los compuestos ferrosos a férricos, fa­cilitada por el aumento de porosidad.

El fenómeno de la conversión no debe referirse sólo al paso de los aluminatos hidratados exagonales a la forma cúbica, acelerado por temperatura y humedad elevadas, sirio también a la rigidización del gel de alú­mina al pasar a gibsita cristalizada, de mayor densi­dad, con el consiguiente aumento de porosidad y dis­minución de volumen.

Es difícil asignar un correcto porcentaje de parti­cipación en el fenómeno de la conversión a cada uno de los dos agentes que la motivan.

Los efectos nocivos de la conversión son importan­tes si los hormigones se confeccionaron con elevadas relaciones agua/cemento, mientras que su efecto es menos acusado si se utilizaron relaciones agua/ce­mento bajas. A raíz de profundas investigaciones lle­vadas a cabo en Alemania, Francia e Inglaterra, y de acuerdo con las tendencias internacionales, la relación A/C (Agua/Cemento) no debe sobrepasar el valor de 0,4 a fin de minimizar los efectos de la posible con­versión.

4. EFECTO DEL CALOR SOBRE LOS HORMIGONES REFRACTARIOS

Dentro de las posibles aplicaciones de los cemen­tos aluminosos fundidos cabe destacar su uso en el campo refractario que, por otra parte, es práctica­mente el único empleo de los cementos aluminosos blancos.

De hecho, los cementos aluminosos son los únicos conglomerantes hidráulicos aptos para la confección de hormigones refractarios. Los cementos tipo port-

land, constituidos fundamentalmente por silicatos cal­cicos, conducen a la formación de silicatos hidrata­dos e hidróxido calcico, durante su proceso de hidra-tación. Al calentar el hormigón a temperaturas supe­riores a 450''C, el hidróxido calcico se transforma en óxido calcico o cal viva, y en una posterior hidrata-ción de dicha cal viva la obra se destruye por expan­sión, aunque en la confección del hormigón se hayan utilizado áridos refractarios. Este fenómeno no ocu­rre al utilizar cementos aluminosos, ya que éstos li­beran alúmina en vez de cal.

A medida que aumenta la temperatura de trata­miento del hormigón refractario, pierde el agua de hidratación del cemento y, con ella, parte de su re­sistencia mecánica. Pero a partir de temperaturas re­lativamente elevadas, que más tarde precisaremos, el cemento aluminoso, base de su constitución, comien­za a reaccionar con la fracción más fina de los áridos dando origen a un enlace cerámico, capaz de propor­cionar al hormigón refractario una resistencia mecá­nica adicional.

Al calentar el hormigón refractario de cemento alu­minoso se inicia un desprendimiento de agua del mis­mo, que puede producir desconchados peligrosos si no se realiza mediante una elevación suave de la tempe­ratura, por lo que se recomienda una velocidad má­xima de calentamiento de 50"" C/hora. Los hidratos exagonales pierden parte de su agua combinada por debajo de los 100" C y a 600-700" C han perdido ya toda su agua de constitución; ello se manifiesta por un aumento de porosidad hasta la última temperatu­ra citada y a partir de entonces se mantiene constan­te. La alta resistencia al choque térmico de los hor­migones refractarios se debe a sus poros cerrados.

La deshidratación de los ligantes hidráulicos al au­mentar la temperatura es el motivo de que la resis­tencia mecánica disminuya alcanzando sus mínimos valores entre 600 y 700" C. A temperaturas de 800 a 1.000" C, y dependiendo de la naturaleza del árido em­pleado, se desarrolla una reacción térmica entre los productos de la deshidratación del cemento (CA, CA2 y CiaA^) y los finos de los áridos, con la formación de nuevos compuestos. Este fenómeno, denominado enlace cerámico, conduce a un aumento de la resis­tencia mecánica.

En la reacción de formación del enlace cerámico sólo participa parte del árido, y depende de su natu­raleza, granulometría y temperatura alcanzada. Los productos que generalmente aparecen son anortita (CAS2) y gehlenita (C2AS) cuando, por ejemplo, se ha confeccionado un hormigón refractario a base de ce­mento aluminoso fundido y áridos silico-aluminosos con un 40-42 % de Al^Og.

Hormigones refractarios a base de cemento alumi­noso blanco y con áridos muy altos en alúmina, como bauxita calcinada, mullita, alúmina, etc., poseen re-fractariedades por encima de 1.800" C, y se puede de­tectar en ellos la presencia de CA2 y CA . e inclusive CA^ y alúmina.

La refractariedad de un hormigón depende del tipo de árido y de cemento utilizados, así como de la do­sificación en cemento. La refractariedad intrínseca de los cementos aluminosos fundidos oscila entre 1.250 y 1.400" C, y para los cementos aluminosos blancos ésta es superior a 1.650" C.

La temperatura de formación del enlace cerámico,

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así como la de uso del hormigón, denominada tempe­ratura de trabajo, aumentan al elevarse la refracta-riedad de los áridos y del cemento.

Para hormigones de cementos aluminosos fundidos, confeccionados con áridos de mayor refractariedad que la del conglomerante, bauxita calcinada, mullita, corindón, etc., al aumentar la dosificación en cemen­to del hormigón, éste aumenta su resistencia mecáni­ca y disminuye su resistencia térmica o refracta­riedad.

La temperatura de trabajo de un hormigón refrac­tario suele ser unos 200-300''C inferior a la obtenida en los ensayos de refractariedad en el laboratorio.

Como norma general, los hormigones refractarios confeccionados con cementos aluminosos blancos pue­den alcanzar como mínimo temperaturas de trabajo unos 200"" C superiores a los confeccionados con ce­mentos aluminosos fundidos, siempre que se utilicen los mismos áridos y la misma dosificación en ce­mento.

Cuando la temperatura de trabajo no es muy ele­vada y es de prever una formación incompleta del en­lace cerámico, se aconseja como medida práctica au­mentar la dosis de cemento en el hormigón, pues así se consigue aumentar su resistencia mecánica a cual­quier temperatura.

Por lo anteriormente citado, el hormigón de máxi­ma refractariedad no es siempre el más adecuado para ser utilizado en cualquier tipo de empleo, en especial si se sabe ya de antemano que no se alcanzarán tem­peraturas que garanticen el logro del enlace cerámico.

Pueden obtenerse hormigones refractarios ligeros y aislantes mediante el empleo de áridos refractarios li­geros, como cenizas volantes, perlita, vermiculita, ar­cilla y pizarra expandidas, ladrillos aislantes o refrac­tarios porosos. La resistencia mecánica de los mismos es baja pero pueden utilizarse hasta temperaturas re­lativamente elevadas, 1.200-1.300''C, y con una con­ductividad térmica muy baja.

Las ventajas que presenta el empleo de los hormi­gones refractarios son : rapidez de ejecución y de puesta en servicio; resistencia química; estabilidad de volumen y sus propiedades antiabrasivas o aislan­tes, con la adecuada elección de árido, etc.

Las normas de elaboración de un hormigón refrac­tario son análogas a las habitualmente seguidas en la confección de un buen hormigón de cemento port-land, comúnmente utilizado en la construcción. La única diferencia estriba en el proceso de curado, im­prescindible por la pronta hidratación de los alumi-natos y la consiguiente rápida elevación de la tempe­ratura de la masa, por lo que una vez finalizado el fraguado, el hormigón o mortero refractario debe hu­medecerse constantemente hasta completar las vein­

ticuatro horas de su puesta en obra, a fin de evitar la evaporación del agua necesaria para la hidratación del cemento, con la consiguiente disminución de resisten­cia final y aparición de fisuras y grietas. También pue­de evitarse esta deshidratación prematura mediante aplicación de barnices impermeables.

En general, en el hormigón refractario no se colo­can armaduras pues trabaja usualmente a compresión. El zunchado y la sujeción de los moldes se realizan como de costumbre.

Si es necesario utilizar armaduras, como elementos de fijación del hormigón, será preciso :

1. Prever un espesor de hormigón suficientes para que las armaduras no se calienten a más de 350-400'' C.

2. Permitir la libre dilatación de las armaduras, recubriéndolas con grasa consistente o papel, que des­aparecerán al primer calentamiento.

Como hemos indicado anteriormente, el hormigón refractario a base de cementos aluminosos está en condiciones de servicio a las veinticuatro horas de amasado y puesto en obra. Para ello debe sometérse­le a una elevación lenta de temperatura, no más de 50''C/hora, hasta alcanzar los óOO''C a fin de eliminar toda la humedad. A partir de este momento, una vez se ha eliminado ya toda el agua, la elevación de tem­peratura hasta alcanzar la de trabajo puede realizar­se tan rápidamente como se desee. Después del primer calentamiento, la obra está ya en condiciones de su­frir cualquier cambio térmico sin necesidad de más precauciones.

Las piezas refractarias presentan en servicio las mismas dimensiones que en el molde, sin que sean de temer contracciones. De excelente resistencia a las va­riaciones bruscas de temperatura, el hormigón refrac­tario tiene aproximadamente el mismo coeficiente de dilatación que los materiales utilizados como áridos.

Con esto damos prácticamente fin a nuestra co­municación que no ha pretendido más que dar una panorámica amplia de la constitución y mecanismos de hidratación de los cementos aluminosos, con al­guna sugerencia en cuanto a su utilización práctica en la formulación de hormigones refractarios.

BIBLIOGRAFÍA

1. OSBORN, E. F. y MuAN, A.: Phase Equilibrium Diagrams of Oxide Systems. Figura I. Edit. Amer. Ceram. Soc. y Edward Orton, Jr. Ceramic Fundation, 1960.

2. RoBSON, T. D. : Los cementos aluminosos y sus hormigo­nes. Edit. Cárcamo Hnos. Madrid, 1965, pág. 52.

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QUEMADORES

INCOSA CALIDAD

Y SERVICIO

SERIE "TM"

Transformaciones de antiguos hornos de carbón.

Quemadores industriales para cerámicas, metalurgia y usos industriales de la llama.

El 80 % de la Cerámica española está equipada con quemadores INCOSA de emulsión del tipo "TM".

SERIE "B"

INCOSA FACTORÍA

C/. Alfonso Gómez, 29 Teléfono 204 52 40 MADRID-17

Quemadores automáticos de combustible líquido

Quemadores de emulsión con regulación volumétrica para todos los combus­tibles de viscosidad entre 1, 4 y 6,5 E (110° C) (Keroseno-Asfalto)

A) Potencia desde 1 Kg/h. a 135 Kg/h. B) Versiones manuales. Automáticos y modulantes.

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