El cemento es polvo o harina elaborado a partir de la cal y otros materiales utilizados para fabricar hormigón, pegar ladrillos o hacer paredes. El término cemento proviene del latín «caementum» que significa material adhesivo.
¿El cemento qué es?
El cemento se conocía en el antiguo Egipto en el siglo V. En ese momento, el cemento se fabricaba calcinando o quemando piedra caliza que se usaba para construir pirámides y otros edificios grandes. Mientras tanto, los antiguos romanos y griegos fabricaban cemento utilizando escoria volcánica que provenía de los volcanes. La escoria volcánica se mezcla con piedra caliza (cal viva) y yeso, que luego se conoce como cemento puzolánico.
El cemento es un material hidráulico, es decir, un material que sufrirá un proceso de endurecimiento cuando se mezcle con agua o una solución ácida. Los ingredientes básicos para el cemento consisten en tres tipos: cemento de clínker/escoria hasta en un 70 % a 95 % (procesado quemando piedra caliza, arena de sílice, arena de hierro y arcilla), 5 % de yeso y otros materiales adicionales (piedra caliza, puzolana, mosca del fresno y otros).
El cemento es un adhesivo que, cuando se mezcla con agua, puede unir materiales sólidos como arena y piedra en una unidad compacta. Las propiedades aglutinantes del cemento están determinadas por la composición química que contiene. Los principales ingredientes que contiene el cemento son: la cal (CaO), los silicatos (SiO2), el aluminio (Al2 O3), el óxido ferroso (Fe2 O3 ), magnesita (MgO) y otros óxidos en pequeñas cantidades.
Tipos de cemento
El cemento se divide en varios tipos, te los presentamos a continuación:
Cemento Portland
Es el tipo de cemento más común y de uso generalizado en todo el mundo porque es el ingrediente básico del hormigón y el yeso de cemento.
Cemento de albañilería
Este cemento es más apropiado para la construcción de viviendas, caminos y regadíos con una estructura máxima de hormigón de K225. También se puede utilizar como materia prima para fabricar tejas de hormigón, ladrillos huecos, adoquines, tejas y otros materiales de construcción.
Cemento para pozos de petróleo (OWC)
Es un cemento especial que es más apropiado para su uso en la fabricación de pozos de petróleo y gas natural con la construcción de pozos de petróleo bajo la superficie del mar y la tierra. Por ahora el tipo de OWC que se ha producido es clase G, HSR ( Alta Resistencia a los Sulfatos ) que también se conoce como BASIC OWC. Los aditivos se pueden agregar/mezclar para producir una combinación de productos OWC para usar a varias profundidades y temperaturas.
Cemento blanco
Se utiliza para trabajos de acabado, como el relleno. Este tipo de cemento está hecho de piedra caliza pura de calcita.
Cemento hidrófobico
El cemento hidrofóbico es un clinker que se muele con la adición de ácido oleico o ácido bórico.
Cemento impermeabilizado
Este tipo de cemento está hecho de cemento Portland al que se le añade calcio, aluminio u otras fibras metálicas, protege las estructuras desde el momento en que se construyen para protegerlas de la humedad, agua y moho.
Cemento de alúmina
El cemento de alúmina está hecho de piedra caliza mezclada con bauxita con un contenido de mezcla de 60-70% (piedra caliza) y 30-40% (bauxita). La mezcla se quema a 1.600°C en un horno eléctrico hasta que se vuelve líquida, luego se agrega el yeso a los productos de la combustión.
Cemento Portland Puzolánico
Es un cemento hidráulico elaborado mediante la molienda de clinker, yeso y materiales puzolánicos. Este producto es más adecuado para edificios públicos y edificios que requieren resistencia moderada a la hidratación por sulfato y calor, tales como: puentes, carreteras, viviendas, muelles, hormigón en masa, presas, edificios de riego y cimientos de losa completa.
Cementos Portland Compuestos
Utilizado para edificaciones en general, al igual que el uso de OPC con la misma resistencia a la compresión. PCC tiene un calor de hidratación más bajo durante el proceso de enfriamiento en comparación con OPC, por lo que funcionará más fácilmente y producirá una superficie de concreto/yeso más densa y suave.
Según su aplicación, el cemento Portland se divide en varios tipos, son los siguientes:
Cemento Portland Tipo I (Cemento Portland Ordinario)
El cemento Portland tipo I es el tipo de cemento más demandado por el público en general y se puede utilizar para todas las aplicaciones que no requieran requisitos especiales. El Cemento Portland Ordinario es el cemento Portland que se utiliza para todo tipo de construcciones cuando no se requieren propiedades especiales, como resistencia a los sulfatos, calor de hidratación, etc.
Cemento Portland Tipo II (Moderada Resistencia a los Sulfatos)
El cemento Portland tipo II es un cemento con un calor de hidratación moderado o inferior al cemento Portland tipo I y es resistente a los sulfatos. Este cemento es adecuado para áreas con alta temperatura y estructuras de drenaje. El cemento Portland Tipo II se recomienda para uso en edificios tales como presas, muelles y pistas pesadas caracterizadas por columnas y donde los procesos de baja hidratación también son una consideración importante.
Cemento Portland Tipo III (Cemento Portland de Alta Resistencia Temprana)
Este tipo adquiere una gran resistencia en poco tiempo, por lo que puede usarse para la reparación de edificios de concreto que deben usarse de inmediato o donde la referencia debe eliminarse de inmediato. Además de eso, también se puede usar en áreas que tienen bajas temperaturas, especialmente en áreas que tienen invierno. Úselo en la construcción de caminos de concreto, pistas de aterrizaje de aeropuertos, edificios de gran altura, estructuras submarinas que no requieren resistencia a los sulfatos.
Cemento Portland Tipo IV (Bajo Calor De Hidratación)
Tipo de cemento con bajo calor de hidratación Este tipo de cemento se utiliza para fines de construcción que requieren minimizar la cantidad y el aumento de calor. Por lo tanto, este tipo de cemento ganará resistencia al hormigón más lentamente que el Portland tipo I. Este tipo de cemento se utiliza para estructuras de hormigón macizo, como presas de alta gravedad, donde el aumento de temperatura debido al calor generado durante el proceso de curado es un factor crítico. Adecuado para su uso en áreas con altas temperaturas.
Cemento Portland Tipo V (Cemento de Alta Resistencia a los Sulfatos)
Cemento portland que en uso requiere alta resistencia a los sulfatos. Es adecuado para hacer concreto en áreas donde el suelo y el agua tienen un alto contenido de sales de sulfato. Es adecuado para plantas de tratamiento de aguas residuales industriales, construcción submarina, puentes, túneles, puertos y plantas de energía nuclear.
Materias primas del cemento
Piedra caliza
La piedra caliza es la principal fuente de compuestos de calcio. La piedra caliza pura es generalmente calcita o aragonito, los cuales se denominan químicamente CaCO3 . El carbonato de calcio (CaCO3) en la naturaleza es muy abundante en varios lugares. El carbonato de calcio se origina a partir de formaciones geológicas que, en general, pueden utilizarse para la fabricación de cemento Portland como fuente principal de compuestos de Ca. La caliza pura suele ser Calspar (calcita) y aragonito. Los compuestos de carbonato y magnesio en la piedra caliza generalmente se encuentran en forma de dolomita CaMg(CO3)2.
En el proceso de fabricación del cemento, el CaCO3 se convertirá en óxido de calcio (CaO) y la dolomita se transformará en óxido de magnesio cristalino libre (MgO)/ periclasa.
Arcilla
La arcilla (Al2 O3 . K2 O . 6SiO2 . 2H2O) es una materia prima para el cemento que tiene la fuente principal de compuestos de silicato y aluminato y una pequeña cantidad de compuestos de hierro. La arcilla tiene un peso molecular de 796,40 g/gmol y generalmente tiene un color marrón rojizo y es insoluble en agua. En cantidades muy pequeñas, a veces también se encuentran compuestos alcalinos (Na y K) que pueden afectar la calidad del cemento.
Materias primas de apoyo
Las materias primas de apoyo son materias primas que se utilizan solo cuando hay escasez de uno de los componentes en la mezcla de materias primas. En general, los materiales correctores utilizados contienen óxido de sílice, óxido de alúmina y óxido de hierro obtenidos a partir de arena de sílice y arena de hierro .
- Arena de sílice: La arena de sílice se utiliza como corrector de los niveles de SiO2 en suelos poco arcillosos.
- Arena de hierro: La arena de hierro se utiliza como corrector del nivel de Fe2 O3 que suele ser todavía bajo en la materia prima principal.
Materiales adicionales
- Yeso: En el proceso de molienda de escoria, se agregan 4-5% de aditivos de yeso. El yeso con la fórmula química CaSO4 . 2H2O es un material que debe agregarse al proceso de trituración de clínker en cemento. La función del yeso es regular el tiempo de unión del cemento o lo que se conoce como retardador.
- Ceniza volante (Fly Ash): Las cenizas volantes son parte de la combustión del carbón restante en las calderas de las centrales eléctricas de vapor en forma de partículas finas amorfas y son puzolánicas que pueden reaccionar con la cal a temperatura ambiente en medios acuosos para formar un compuesto aglutinante.
Proceso de fabricación del cemento
El proceso de elaboración del cemento consta de cinco etapas, las explicamos a continuación:
Aprovisionamiento de materias primas
Las principales materias primas utilizadas para las actividades de producción de cemento son piedra caliza en torno al 75 – 90 % y arcilla en torno al 7 – 20 %, mientras que las materias primas para la corrección son arena de hierro en torno al 1 – 3 % y arena de sílice en torno al 1 – 6 %.
Secado y triturado de materias primas
La molienda de materias primas es una forma de reducir el tamaño de las materias primas para que sean más pequeñas o para que el área superficial del material sea más grande. El propósito de moler esta materia prima es obtener una mezcla homogénea de materias primas y facilitar las reacciones químicas durante la clinkerización. Aparte de la molienda, el material también se seca con el medio de secado en forma de gas caliente que puede provenir de un generador de gas caliente o de un horno de escape de gas.
Formación de clinker (combustión)
La harina cruda homogeneizada en el CF Silo se descarga y, utilizando una serie de equipos de transporte, la harina cruda se alimenta al horno. La harina cruda que se alimenta al horno se llama alimentación cruda o alimentación del horno. El proceso de combustión que ocurre incluye el calentamiento inicial de la materia prima en el precalentador (secado, deshidratación y descomposición), la quema en el horno (clinkerización) y el enfriamiento en el enfriador de parrilla (apagado).
Molienda de clinker
La molienda se lleva a cabo en una prensa de rodillos para que tenga un cierto tamaño que luego se muele usando un molinillo en forma de molino tubular que contiene bolas de hierro como medio de trituración. El material finamente molido se aspira y se separa del aire portador utilizando algún dispositivo de eliminación de polvo. Los resultados de esta molienda se almacenan en silos de cemento herméticos.
Embalaje de cemento
El cemento se extrae del silo de cemento y se transporta mediante una cinta transportadora al silo de acero. Con una herramienta de ensacado en forma de empacadora rotativa, se ensaca cemento con 1 saco que contiene 50 kg de cemento, luego se transporta a un camión para su comercialización.