Cementos.Leccion1.Datos.Definicion.Composicion.Curso2010.2011

CEMENTOS
1

HORMIGÓN
MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN COMPUESTO POR UNA
MEZCLA HOMOGÉNEA DE AGUA, MATERIALES PÉTREOS
INERTES Y CEMENTO HIDRÁULICO
ADITIVOS Y ADICIONES
(EVENTUALES)
% VARIABLE
2

COMPONENTES DEL HORMIGON
DOSIFICACION H.C. (m 3 de HORMIGON)
ARENA (< 4-5 mm) 790 Kg
GRAVILLA (5-20 < mm) 466 Kg
GRAVA (20-80 mm) 662 Kg
ARIDOS 1918 Kg
CEMENTO 300 Kg (~12.6 %)
AGUA 167 dm 3
TOTAL
2385 Kg
DOSIFICACION H.A.R.
ARENA
685 Kg
GRAVA
1094 Kg
ARIDOS 1779 Kg
CEMENTO (~20 %) 496 Kg
AGUA 136 dm 3
SUPERPLASTIFICANTE 16.6 Kg
MICROSILICE
47.6 Kg
TOTAL
2475.2 Kg 3

450 m
5

PUENTE DEL TERCER MILENIO
(ZARAGOZA)
DRAGADOS
6

PRODUCCIÓN (x10 6 t)
EVOLUCIÓN DE LA PRODUCCIÓN MUNDIAL DE CEMENTO
AÑO
7

Oficemen 2006
PRECIO MEDIO DE LA TONELADA DE CEMENTO: 74 DOLARES
8

CONSUMO DE CEMENTO EN EUROPA
9

EVOLUCIÓN DEL
CONSUMO DE
CEMENTO EN LA
UNIÓN EUROPEA
(Miles t)
10

CONSUMO DE
CEMENTO EN
LA UNIÓN
EUROPEA
(Millones t)
11

PRODUCCIÓN
DE CEMENTO
EN ESPAÑA
AÑO 2007
12

REPARTO DEL SECTOR CEMENTERO POR TERRITORIO NACIONAL
13

CABE DESTACAR TRES ASPECTOS
CARACTERÍSTICOS DEL CONJUNTO DE LAS
INSTALACIONES DEL SECTOR CEMENTERO
ESPAÑOL:
- EL ESTRATÉGICO REPARTO POR LA
TOTALIDAD DEL TERRITORIO NACIONAL,
TANTO PENINSULAR COMO INSULAR.
- UN CLARO PREDOMINIO DE LAS FABRICAS
DE GRAN CAPACIDAD UNITARIA.
- SU ALTO DESARROLLO TECNOLÓGICO.
14

La producción de cemento en el año 2009 cayó un 30 % con respecto a 200815

En el 2009 se consumieron 28,9 millones de toneladas de cemento
16

CONSUMO DE MATERIAS PRIMAS
17

CONSUMO DE COMBUSTIBLES
18

1 termia =4180 kJ
La industria cementera utilizó en 2009 unas 476.000 toneladas de combustibles
recuperados. Esto significa que los combustibles alternativos que se
sustituyeron por combustibles fósiles tradicionales representaron un 11,9% del
poder calorífico de los hornos de sus instalaciones.
Del poder calorífico total que representan estos combustibles recuperados, el
80% se obtiene de residuos que se consideran biomasa (harinas animales, lodos
de depuradora, madera, papel, serrín, etc.) o parcialmente biomasa (neumáticos
fuera de uso, textil, combustibles derivados de residuos, etc.).
19

MATERIALES AGLOMERANTES
SE OBTIENEN POR LA ACCIÓN DEL CALOR SOBRE MATERIAS
PRIMAS NATURALES, CONSIGUIÉNDOSE UN
PRODUCTO ANHIDRO O SEMIANHIDRO QUE TIENDE A REACCIONAR
CON EL AGUA MEDIANTE UN
PROCESO QUÍMICO DENOMINADO HIDRATACIÓN
CON EFECTOS:
-FÍSICOS: SOLIDIFICACIÓN
-MECÁNICOS: ADQUISICIÓN DE RESISTENCIA
23

SU MOLDEO EN FORMA DE PASTAS CON AGUA Y CON ÁRIDOS,
PERMITE OBTENER EN FRÍO, PIEZAS SIMILARES A LOS PÉTREOS
NATURALES.
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CEMENTOS INORGÁNICOS
PRODUCTOS, (NATURALES) O ARTIFICIALES, QUE FUNDAMENTALMENTE
TIENEN COMO
CONSTITUYENTES PRINCIPALES COMPUESTOS DE CALCIO
MEZCLADOS CON AGUA FORMAN MASAS PLÁSTICAS QUE A MEDIDA QUE
PASA EL TIEMPO VAN AUMENTANDO SU RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Y
VOLVIÉNDOSE RÍGIDAS, ES DECIR ENDURECEN Y COHESIONAN.
EL ENDURECIMIENTO SE PRODUCE POR REACCIÓN QUÍMICA DE
LOS COMPONENTES DEL CEMENTO CON EL AGUA (HIDRÓLISIS) Y
POR ABSORCIÓN DE AGUA FORMÁNDOSE COMPUESTOS
HIDRATADOS (HIDRATACIÓN)
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LOS CEMENTOS INORGÁNICOS DEL TIPO ANTERIOR PUEDEN
CLASIFICARSE EN DOS GRANDES GRUPOS:
HIDRÁULICOS Y NO HIDRÁULICOS
LOS CEMENTOS HIDRÁULICOS SON AQUELLOS EN QUE LA
MASA PLÁSTICA AUMENTA SU RESISTENCIA TANTO AL AIRE COMO
BAJO EL AGUA, ES DECIR PUEDEN SER USADOS COMO CEMENTOS
BAJO EL AGUA. NO SOLO ENDURECEN POR REACCIÓN CON EL AGUA,
SINO QUE SE FORMAN COMPUESTOS QUE RESISTEN A SU ACCIÓN.
LOS NO HIDRÁULICOS NO PUEDEN SER USADOS BAJO EL AGUA
(SUS PRODUCTOS DE HIDRATACIÓN NO SON RESISTENTES AL AGUA)
Y SOLO ENDURECEN AL AIRE, ASÍ LAS CALES NO HIDRÁULICAS
(CALES AÉREAS O DURAS) ENDURECEN AL AIRE POR COMBINACIÓN
DEL CO 2 , FORMANDO OTRA VEZ CaCO 3 , PERO BAJO EL AGUA SOLO
FORMAN UNA PASTA DE Ca(OH) 2 QUE NO ENDURECE.
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CEMENTO PORTLAND
LIGANTE HIDRÁULICO INORGÁNICO, POLIFÁSICO, ARTIFICIAL, QUE SE
OBTIENE A PARTIR DE UN PRODUCTO INTERMEDIO DENOMINADO
CLINKER, EL CUAL SE PRODUCE MEDIANTE LA COCCIÓN A ,
APROXIMADAMENTE, 1480 ºC EN HORNOS ROTATORIOS, DE UNA
MEZCLA EN PROPORCIONES PREESTABLECIDAS DE CARBONATO
DE CALCIO (CALIZA) Y DE UN ALUMINOSILICATO
(ARCILLAS O MARGAS) U OTROS MATERIALES DE UNA
COMPOSICIÓN GLOBAL SIMILAR CON LA REACTIVIDAD
SUFICIENTE, PREVIAMENTE MOLIDOS Y HOMOGENEIZADOS.
DURANTE EL PROCESO DE COCCIÓN SE PRODUCE UNA FUSIÓN
PARCIAL Y UNA RECOMBINACIÓN DE LOS COMPONENTES DE LAS
MATERIAS PRIMAS DANDO LUGAR A NÓDULOS DE CLINKER DE 5-50
mm DE DIÁMETRO
POSTERIORMENTE EL CLINKER MEZCLADO CON UN 5 % DE YESO
(SULFATO DE CALCIO DIHIDRATO) SE SOMETE A UN PROCESO DE
MOLIENDA DEL CUAL RESULTA EL CEMENTO PORTLAND 27

CEMENTO PORTLAND
DURANTE EL PROCESO DE MOLIENDA, PUEDEN AÑADIRSE ALGUNAS
ADICIONES: ESCORIAS SIDERURGICAS, PUZOLANAS NATURALES,
CENIZAS VOLANTES, HUMO DE SILICE Y PIEDRA CALIZA MOLIDA.
ESTAS ADICIONES CONSIGUEN QUE EL CEMENTO TENGA
PROPIEDADES ESPECIALES, GENERALMENTE RESISTENCIA AL
ATAQUE POR AGENTES AGRESIVOS QUIMICOS. LA INCORPORACION
AL CEMENTO DE LAS DIFERENTES ADICIONES DA LUGAR A LOS
DISTINTOS TIPOS DE CEMENTO DEFINIDOS EN LA NORMATIVA
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C=CaO
S=SiO 2
A=Al 2 O 3
F=Fe 2 O 3
N=Na 2 O
K=K 2 O
NOMENCLATURA
3CaO•SiO 2 =C 3 S
3CaO•Al 2 O 3 =C 3 A
32

COMPOSICIÓN
QUÍMICA MEDIA DEL
CLINKER PORTLAND
33

Euhedral
alite crystals
36

ALITA
CLINKER ENFRIADO LENTAMENTE
• En la fase intersticial se pueden resolver las fases aluminato (clara) y
• ferrítica (color más oscuro)
** Los cristales de alita están bordeados con belita
C 3 S → C 2 S + C
37

Figura.- Masa de belita originada de granos gruesos de cuarzo. Se
pueden notar los cristales grandes de alita que rodean la masa de
belita. La masa de belita es muy densa
39

Figura .- Grupo de cal libre originada por granos grandes de calcita.
40

Difracción de Rayos X
Difractograma del clinker (A) Alita, (B) Belita y (F) Fase ferrítica
41

Microscopía óptica
Micrografía de una sección pulida del clinker
43

FORMULAS DE BOGUE
FORMULAS DE HOLDERBANK
44

FORMACION DE MINERALES DE LOS
COMPONENTES DE OXIDOS
CAL LIBRE
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DEDUCCIÓN DE LAS FÓRMULAS DE BOGUE
COMPOSICIÓN
SE COMBINAN EN EL COMPOSICIÓN
QUÍMICA
HORNO PARA DAR POTENCIAL
CaO (C) – a (%)
C 3 S – w (%)
SiO 2 (S) – b (%)
C 2 S – x (%)
Al 2 O 3 (A)- c (%)
C 3 A - y (%)
Fe 2 O 3 (F)- d (%)
C 4 AF - z (%)
Ca = 40 , Si = 32, Al = 27, Fe = , O = 16
C = 56 , S = 64, A = 102 , F = 160
C3S =228 , C2S = 172 , C3A = 270 , C4AF = 486
C 3 S (w) C 2 S (x) C 3 A (y) C 4 AF (z)
C (a) 0.7368 0.6512 0.6222 0.4609
S (b) 0.2632 0.3488
A (c) 0.3778 0.2099
F (d) 0.3292

DEDUCCIÓN DE LAS FÓRMULAS DE BOGUE
C 3 S (w) C 2 S (x) C 3 A (y) C 4 AF (z)
C (a) 0.7368 0.6512 0.6222 0.4609
S (b) 0.2632 0.3488
A (c) 0.3778 0.2099
F (d) 0.3292
a = 0.7368w + 0.6512x + 0.6222y + 0.4609z
b = 0.2632w + 0.3488x
c = 0.3778y + 0.2099z
d = 0.3292z
FORMULAS DE BOGUE
w = 4.07a – 7.60b - 6.718c - 1.43d
x = – 3.071a + 8.60b + 5.068c + 1.078d
y = 2.65c – 1.692d
z = 3.043d
DADA LA COMPOSICIÓN
POTENCIAL DEL CLINKER
SE DEDUCE SU
COMPOSICIÓN QUÍMICA
DADA LA COMPOSICIÓN
QUIMICA DEL CLINKER
SE DEDUCE SU
COMPOSICIÓN POTENCIAL

FÓRMULAS DE BOGUE
C 3 S = 4.07C – 7.60S – 6.72A – 1.43F
C 2 S = 8.60S + 5.07A + 1.08F – 3.07C =
= 2.87S – 0.754C 3 S
C 3 A = 2.65A – 1.69F
C 4 AF = 3.04F
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