Cementos.Leccion1.Datos.Definicion.Composicion.Curso2010.2011
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CEMENTOS<br />
1
HORMIGÓN<br />
MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN COMPUESTO POR UNA<br />
MEZCLA HOMOGÉNEA DE AGUA, MATERIALES PÉTREOS<br />
INERTES Y CEMENTO HIDRÁULICO<br />
ADITIVOS Y ADICIONES<br />
(EVENTUALES)<br />
% VARIABLE<br />
2
COMPONENTES DEL HORMIGON<br />
DOSIFICACION H.C. (m 3 de HORMIGON)<br />
ARENA (< 4-5 mm) 790 Kg<br />
GRAVILLA (5-20 < mm) 466 Kg<br />
GRAVA (20-80 mm) 662 Kg<br />
ARIDOS 1918 Kg<br />
CEMENTO 300 Kg (~12.6 %)<br />
AGUA 167 dm 3<br />
TOTAL<br />
2385 Kg<br />
DOSIFICACION H.A.R.<br />
ARENA<br />
685 Kg<br />
GRAVA<br />
1094 Kg<br />
ARIDOS 1779 Kg<br />
CEMENTO (~20 %) 496 Kg<br />
AGUA 136 dm 3<br />
SUPERPLASTIFICANTE 16.6 Kg<br />
MICROSILICE<br />
47.6 Kg<br />
TOTAL<br />
2475.2 Kg 3
450 m<br />
5
PUENTE DEL TERCER MILENIO<br />
(ZARAGOZA)<br />
DRAGADOS<br />
6
PRODUCCIÓN (x10 6 t)<br />
EVOLUCIÓN DE LA PRODUCCIÓN MUNDIAL DE CEMENTO<br />
AÑO<br />
7
Oficemen 2006<br />
PRECIO MEDIO DE LA TONELADA DE CEMENTO: 74 DOLARES<br />
8
CONSUMO DE CEMENTO EN EUROPA<br />
9
EVOLUCIÓN DEL<br />
CONSUMO DE<br />
CEMENTO EN LA<br />
UNIÓN EUROPEA<br />
(Miles t)<br />
10
CONSUMO DE<br />
CEMENTO EN<br />
LA UNIÓN<br />
EUROPEA<br />
(Millones t)<br />
11
PRODUCCIÓN<br />
DE CEMENTO<br />
EN ESPAÑA<br />
AÑO 2007<br />
12
REPARTO DEL SECTOR CEMENTERO POR TERRITORIO NACIONAL<br />
13
CABE DESTACAR TRES ASPECTOS<br />
CARACTERÍSTICOS DEL CONJUNTO DE LAS<br />
INSTALACIONES DEL SECTOR CEMENTERO<br />
ESPAÑOL:<br />
- EL ESTRATÉGICO REPARTO POR LA<br />
TOTALIDAD DEL TERRITORIO NACIONAL,<br />
TANTO PENINSULAR COMO INSULAR.<br />
- UN CLARO PREDOMINIO DE LAS FABRICAS<br />
DE GRAN CAPACIDAD UNITARIA.<br />
- SU ALTO DESARROLLO TECNOLÓGICO.<br />
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<br />
16
CONSUMO DE MATERIAS PRIMAS<br />
17
CONSUMO DE COMBUSTIBLES<br />
18
1 termia =4180 kJ<br />
La industria cementera utilizó en 2009 unas 476.000 toneladas de combustibles<br />
recuperados. Esto significa que los combustibles alternativos que se<br />
sustituyeron por combustibles fósiles tradicionales representaron un 11,9% del<br />
poder calorífico de los hornos de sus instalaciones.<br />
Del poder calorífico total que representan estos combustibles recuperados, el<br />
80% se obtiene de residuos que se consideran biomasa (harinas animales, lodos<br />
de depuradora, madera, papel, serrín, etc.) o parcialmente biomasa (neumáticos<br />
fuera de uso, textil, combustibles derivados de residuos, etc.).<br />
19
MATERIALES AGLOMERANTES<br />
SE OBTIENEN POR LA ACCIÓN DEL CALOR SOBRE MATERIAS<br />
PRIMAS NATURALES, CONSIGUIÉNDOSE UN<br />
PRODUCTO ANHIDRO O SEMIANHIDRO QUE TIENDE A REACCIONAR<br />
CON EL AGUA MEDIANTE UN<br />
PROCESO QUÍMICO DENOMINADO HIDRATACIÓN<br />
CON EFECTOS:<br />
-FÍSICOS: SOLIDIFICACIÓN<br />
-MECÁNICOS: ADQUISICIÓN DE RESISTENCIA<br />
23
SU MOLDEO EN FORMA DE PASTAS CON AGUA Y CON ÁRIDOS,<br />
PERMITE OBTENER EN FRÍO, PIEZAS SIMILARES A LOS PÉTREOS<br />
NATURALES.<br />
24
CEMENTOS INORGÁNICOS<br />
PRODUCTOS, (NATURALES) O ARTIFICIALES, QUE FUNDAMENTALMENTE<br />
TIENEN COMO<br />
CONSTITUYENTES PRINCIPALES COMPUESTOS DE CALCIO<br />
MEZCLADOS CON AGUA FORMAN MASAS PLÁSTICAS QUE A MEDIDA QUE<br />
PASA EL TIEMPO VAN AUMENTANDO SU RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Y<br />
VOLVIÉNDOSE RÍGIDAS, ES DECIR ENDURECEN Y COHESIONAN.<br />
EL ENDURECIMIENTO SE PRODUCE POR REACCIÓN QUÍMICA DE<br />
LOS COMPONENTES DEL CEMENTO CON EL AGUA (HIDRÓLISIS) Y<br />
POR ABSORCIÓN DE AGUA FORMÁNDOSE COMPUESTOS<br />
HIDRATADOS (HIDRATACIÓN)<br />
25
LOS CEMENTOS INORGÁNICOS DEL TIPO ANTERIOR PUEDEN<br />
CLASIFICARSE EN DOS GRANDES GRUPOS:<br />
HIDRÁULICOS Y NO HIDRÁULICOS<br />
LOS CEMENTOS HIDRÁULICOS SON AQUELLOS EN QUE LA<br />
MASA PLÁSTICA AUMENTA SU RESISTENCIA TANTO AL AIRE COMO<br />
BAJO EL AGUA, ES DECIR PUEDEN SER USADOS COMO CEMENTOS<br />
BAJO EL AGUA. NO SOLO ENDURECEN POR REACCIÓN CON EL AGUA,<br />
SINO QUE SE FORMAN COMPUESTOS QUE RESISTEN A SU ACCIÓN.<br />
LOS NO HIDRÁULICOS NO PUEDEN SER USADOS BAJO EL AGUA<br />
(SUS PRODUCTOS DE HIDRATACIÓN NO SON RESISTENTES AL AGUA)<br />
Y SOLO ENDURECEN AL AIRE, ASÍ LAS CALES NO HIDRÁULICAS<br />
(CALES AÉREAS O DURAS) ENDURECEN AL AIRE POR COMBINACIÓN<br />
DEL CO 2 , FORMANDO OTRA VEZ CaCO 3 , PERO BAJO EL AGUA SOLO<br />
FORMAN UNA PASTA DE Ca(OH) 2 QUE NO ENDURECE.<br />
26
CEMENTO PORTLAND<br />
LIGANTE HIDRÁULICO INORGÁNICO, POLIFÁSICO, ARTIFICIAL, QUE SE<br />
OBTIENE A PARTIR DE UN PRODUCTO INTERMEDIO DENOMINADO<br />
CLINKER, EL CUAL SE PRODUCE MEDIANTE LA COCCIÓN A ,<br />
APROXIMADAMENTE, 1480 ºC EN HORNOS ROTATORIOS, DE UNA<br />
MEZCLA EN PROPORCIONES PREESTABLECIDAS DE CARBONATO<br />
DE CALCIO (CALIZA) Y DE UN ALUMINOSILICATO<br />
(ARCILLAS O MARGAS) U OTROS MATERIALES DE UNA<br />
COMPOSICIÓN GLOBAL SIMILAR CON LA REACTIVIDAD<br />
SUFICIENTE, PREVIAMENTE MOLIDOS Y HOMOGENEIZADOS.<br />
DURANTE EL PROCESO DE COCCIÓN SE PRODUCE UNA FUSIÓN<br />
PARCIAL Y UNA RECOMBINACIÓN DE LOS COMPONENTES DE LAS<br />
MATERIAS PRIMAS DANDO LUGAR A NÓDULOS DE CLINKER DE 5-50<br />
mm DE DIÁMETRO<br />
POSTERIORMENTE EL CLINKER MEZCLADO CON UN 5 % DE YESO<br />
(SULFATO DE CALCIO DIHIDRATO) SE SOMETE A UN PROCESO DE<br />
MOLIENDA DEL CUAL RESULTA EL CEMENTO PORTLAND 27
CEMENTO PORTLAND<br />
DURANTE EL PROCESO DE MOLIENDA, PUEDEN AÑADIRSE ALGUNAS<br />
ADICIONES: ESCORIAS SIDERURGICAS, PUZOLANAS NATURALES,<br />
CENIZAS VOLANTES, HUMO DE SILICE Y PIEDRA CALIZA MOLIDA.<br />
ESTAS ADICIONES CONSIGUEN QUE EL CEMENTO TENGA<br />
PROPIEDADES ESPECIALES, GENERALMENTE RESISTENCIA AL<br />
ATAQUE POR AGENTES AGRESIVOS QUIMICOS. LA INCORPORACION<br />
AL CEMENTO DE LAS DIFERENTES ADICIONES DA LUGAR A LOS<br />
DISTINTOS TIPOS DE CEMENTO DEFINIDOS EN LA NORMATIVA<br />
28
C=CaO<br />
S=SiO 2<br />
A=Al 2 O 3<br />
F=Fe 2 O 3<br />
N=Na 2 O<br />
K=K 2 O<br />
NOMENCLATURA<br />
3CaO•SiO 2 =C 3 S<br />
3CaO•Al 2 O 3 =C 3 A<br />
32
COMPOSICIÓN<br />
QUÍMICA MEDIA DEL<br />
CLINKER PORTLAND<br />
33
Euhedral<br />
alite crystals<br />
36
ALITA<br />
CLINKER ENFRIADO LENTAMENTE<br />
• En la fase intersticial se pueden resolver las fases aluminato (clara) y<br />
• ferrítica (color más oscuro)<br />
** Los cristales de alita están bordeados con belita<br />
C 3 S → C 2 S + C<br />
37
Figura.- Masa de belita originada de granos gruesos de cuarzo. Se<br />
pueden notar los cristales grandes de alita que rodean la masa de<br />
belita. La masa de belita es muy densa<br />
39
Figura .- Grupo de cal libre originada por granos grandes de calcita.<br />
40
Difracción de Rayos X<br />
Difractograma del clinker (A) Alita, (B) Belita y (F) Fase ferrítica<br />
41
Microscopía óptica<br />
Micrografía de una sección pulida del clinker<br />
43
FORMULAS DE BOGUE<br />
FORMULAS DE HOLDERBANK<br />
44
FORMACION DE MINERALES DE LOS<br />
COMPONENTES DE OXIDOS<br />
CAL LIBRE<br />
45
DEDUCCIÓN DE LAS FÓRMULAS DE BOGUE<br />
COMPOSICIÓN<br />
SE COMBINAN EN EL COMPOSICIÓN<br />
QUÍMICA<br />
HORNO PARA DAR POTENCIAL<br />
CaO (C) – a (%)<br />
C 3 S – w (%)<br />
SiO 2 (S) – b (%)<br />
C 2 S – x (%)<br />
Al 2 O 3 (A)- c (%)<br />
C 3 A - y (%)<br />
Fe 2 O 3 (F)- d (%)<br />
C 4 AF - z (%)<br />
Ca = 40 , Si = 32, Al = 27, Fe = , O = 16<br />
C = 56 , S = 64, A = 102 , F = 160<br />
C3S =228 , C2S = 172 , C3A = 270 , C4AF = 486<br />
C 3 S (w) C 2 S (x) C 3 A (y) C 4 AF (z)<br />
C (a) 0.7368 0.6512 0.6222 0.4609<br />
S (b) 0.2632 0.3488<br />
A (c) 0.3778 0.2099<br />
F (d) 0.3292
DEDUCCIÓN DE LAS FÓRMULAS DE BOGUE<br />
C 3 S (w) C 2 S (x) C 3 A (y) C 4 AF (z)<br />
C (a) 0.7368 0.6512 0.6222 0.4609<br />
S (b) 0.2632 0.3488<br />
A (c) 0.3778 0.2099<br />
F (d) 0.3292<br />
a = 0.7368w + 0.6512x + 0.6222y + 0.4609z<br />
b = 0.2632w + 0.3488x<br />
c = 0.3778y + 0.2099z<br />
d = 0.3292z<br />
FORMULAS DE BOGUE<br />
w = 4.07a – 7.60b - 6.718c - 1.43d<br />
x = – 3.071a + 8.60b + 5.068c + 1.078d<br />
y = 2.65c – 1.692d<br />
z = 3.043d<br />
DADA LA COMPOSICIÓN<br />
POTENCIAL DEL CLINKER<br />
SE DEDUCE SU<br />
COMPOSICIÓN QUÍMICA<br />
DADA LA COMPOSICIÓN<br />
QUIMICA DEL CLINKER<br />
SE DEDUCE SU<br />
COMPOSICIÓN POTENCIAL
FÓRMULAS DE BOGUE<br />
C 3 S = 4.07C – 7.60S – 6.72A – 1.43F<br />
C 2 S = 8.60S + 5.07A + 1.08F – 3.07C =<br />
= 2.87S – 0.754C 3 S<br />
C 3 A = 2.65A – 1.69F<br />
C 4 AF = 3.04F<br />
48