El valor de cemento en la construcción de estructuras de ingeniería

I. INTRODUCCION:

En el presente informe se conocerá un poco más sobre la gran importancia que ha tenido el cemento en las construcciones de obras de ingeniería, en el cual veremos los diferentes usos que este tiene y la variedad de tipos que presentan.

El cemento es uno de los componentes más activos en el concreto y generalmente tiene el mayor costo unitario. En el mercado peruano existen gran variedad de cementos para ser empleados por el usuario y la mayoría de ellos presentan adecuados niveles de resistencia y durabilidad en las obras.

Además la totalidad de los cementos producidos en el Perú son cementos Portland que cumplen con los requisitos de la norma ASTM C 150 o cementos combinados que cumplan con la norma ASTM C 595.

El Cemento Portland, uno de los componentes básicos para la elaboración del concreto, debe su nombre a Joseph Aspdin, un albañil inglés quién en 1824 obtuvo la patente para este producto.

Debido a su semejanza con una caliza natural que se explotaba en la Isla de Portland, Inglaterra, lo denominó Cemento Portland.

II. OBJETIVOS:

A. OBJETOVO GENERAL

Tener un buen conocimiento sobre el Cemento, en una breve investigación como gran elemento de trabajo en diferentes procesos de construcción y diferentes usos de cada una de sus clases, en la vida cotidiana.

B. OBJETIVOS ESPECIFICOS

• Conocer como fue el surgimiento del cemento.

• Conocer los diferentes tipos de cementos.

• Identificar sus diferentes aplicaciones en cada proceso.

• Como se genera y cuáles son los cuidados del cemento.

• Cuál sería la solución eficaz para resolver el problema ambiental que genera el cemento.

III. HISTORIA DEL CEMENTO

Se dice que los egipcios emplearon morteros de yeso y de cal en sus construcciones monumentales.

En Troya y Micenas, dice la historia que, se emplearon piedras unidas por arcilla para construir muros

Los romanos dieron un paso importante al descubrir un cemento que fabricaban mezclando cenizas volcánicas con cal viva. En Puteoli conocido hoy como Puzzuoli, se encontraba un depósito de estas cenizas, de aquí que a este cemento se le llamase "cemento de puzolana"

John Smeaton al reconstruir en 1758 el faro de Eddystone en la costa de Cornish, se encuentra con que los morteros formados por la adición de una puzolana a una caliza con alta proporción de arcilla eran los que mejores resultados daban frente a la acción de las aguas y que la presencia de arcilla en las cales las mejoraba, haciendo que estas cales fraguasen bajo el agua y que una vez endurecidas fuesen insolubles en ella.

Puede decirse que el primer padre del cemento fue Vicat, a él se debe el sistema de fabricación que se sigue empleando en la actualidad y que propuso en 1817. En sus investigaciones marca la pauta a seguir en la fabricación del cemento por medio de mezclas entre calizas y arcillas dosificadas en las proporciones convenientes y molidas conjuntamente.

El 21 de octubre de 1824 Joseph Aspdin, un constructor de Leeds en Inglaterra, daba el nombre de cemento portland y patentaba un material pulverulento que amasado con agua y con arena se endurecía formando un conglomerado de aspecto parecido a las calizas de la isla de Portland.

Puede decirse que el prototipo del cemento moderno fue producido a escala industrial por Isaac Johnson quien en 1845 logra conseguir temperaturas suficientemente altas para clinkerizar a la mezcla de arcilla y caliza empleada como materia prima.

IV. CONCEPTO

Se da el nombre de portland a un cemento obtenido por la mezcla de materiales calcáreos y arcillosos (caliza y arcilla) u otros materiales asociados con sílice, alúmina y óxido de hierro, con sus respectivas dosificaciones; estos son calentados a temperaturas muy altas provocando que el material se funda y se den complejas reacciones químicas para luego formar el llamado Clinker, para posteriormente moler el producto resultante y obtener el cemento.

V. ELABORACION DEL CEMENTO

A. PROCESO DE FABRICACION

El cemento es un material de construcción básico que se obtiene del procesado de distintos materiales. Actúa como conglomerante hidráulico, lo que le permite que fragüe y se endurezca cuando se amasa con agua y áridos. El proceso de fabricación del cemento pasa por las siguientes etapas:

1) Obtención de la materia prima

El proceso de fabricación del cemento comienza con la extracción de las materias primas que se encuentran en yacimientos, normalmente canteras a cielo abierto. Las canteras se explotan mediante voladuras controladas, en caso de materiales duros como calizas y pizarras, mientras que en el caso de materiales blandos (arcillas y margas) se utilizan excavadoras para su extracción.

2) Preparación de la materia prima.

Una vez extraído y clasificado el material, se procede a la trituración hasta obtener una granulometría adecuada no mayor a 6 cm de diámetro para el producto de molienda y se traslada a la fábrica mediante cintas transportadoras o camiones para su almacenamiento en el parque de pre homogeneización.

3) Homogeneización.

En el parque de pre homogeneización, el material triturado se almacena en capas uniformes para ser posteriormente seleccionadas de forma controlada. La pre homogeneización permite prepara la dosificación adecuada de los distintos componentes reduciendo su variabilidad.

4) Molino de crudo y machacadora

Posteriormente estos materiales se muelen en molinos verticales o de bolas para reducir su tamaño y favorecer así su cocción en el horno. En el molino vertical se tritura el material a través de la presión que ejercen sus rodillos sobre una mesa giratoria. A partir de ahí, la materia prima (harina o crudo) se transporta mediante un elevador a los silos de crudo.

5) Intercambiador de ciclones.

El sistema del horno comprende una torre de ciclones para intercambio de calor en la que se precalienta el material en contacto con los gases provenientes del horno. La “harina”, procedente de los silos, es subida mediante un elevador a la parte más alta del intercambiador para que desde allí coja temperatura (450º C) hasta su entrada al horno y el crudo llegando hasta una temperatura de 1000º C.

6) Horno de Clinker.

Tubo cilíndrico de 4.60 metros de diámetro, 75 metros de largo y una inclinación del 3 %. La “harina”, que llega del intercambiador, por la inclinación del horno y su giro, va avanzando hacia la zona de máxima temperatura (1800º C) donde se funde y se convierte en Clinker (bolas de materia fundida).

7) Enfriador.

Lugar por donde, a través de parrillas móviles, pasa el Clinker e inyectándole aire se baja su temperatura hasta 35º C aproximadamente.

8) Almacenamiento de Clinker

En silo o nave. Una vez el Clinker abandona el enfriador es transportado por una rastra de cangilones (tipo noria) a los lugares de almacenamiento.

9) Yeso y adiciones.

Este es el lugar para el almacenaje de los diferentes componentes básicos del cemento: yeso, caliza y ceniza.

10) Molino de cemento.

El molino tiene dos cámaras separadas por un tabique y en cuyo interior hay bolas metálicas de diferentes tamaños. Los diferentes componentes del cemento llegan al molino a través de básculas, la primera cámara “rompe” el Clinker, la segunda le da finura. El cemento sale del molino aspirado por un ventilador.

11) Análisis del cemento

Una vez extraído el cemento del molino y analizado por rayos X, con la ayuda de un Robot (Macario), se envía por medio de cintas transportadoras de goma a los silos de almacenamiento.

12) Empaque y despacho.

Una vez en los silos, el cemento puede ser expedido de diferentes formas: a granel (cisternas) o en sacos.

VI. PROPIEDAES QUIMICAS

1. COMPOCICIÓN QUÍMICA

Las materias primas utilizadas en la fabricación del cemento portland consiste principalmente de cal, sílice, alúmina y óxido de hierro. Estos compuestos reaccionan en el horno rotatorio de producción, para formar una serie de productos más complejos, hasta alcanzar un estado de equilibrio químico, con la excepción de un pequeño residuo de cal no combinada, que no ha tenido suficiente tiempo para reaccionar.

Hay cuatro compuestos principales en el cemento portland que totalizan el 90% o más de su peso.

Nombre del compuesto Formula

Silicato tricalcico 3CaO.SiO2

Silicato dicalcico 2CaO.SiO2

Aluminio tricalcico 3CaO.Al2 O3

Ferroaluminiato tetracalcico 4CaO.Al2 O3 .Fe2 O3

• Silicato tricalcico (3CaO.SiO2) (40 – 60%)(C3S)

Se denomina también Alita, es el compuesto químico más activo y que se presenta en mayor cantidad. Se caracteriza por una elevada velocidad de hidratación(fraguado), así como una elevada capacidad exotérmica atribuyéndole las resistencias iniciales. Debido a que los silicatos tricálcicos al fraguar generan una mayor cantidad de cales. La desventaja es que La cal es atacada fácilmente por los agentes atmosféricos por lo que son pocos resistentes a la corrosión.

• Silicato dicalcico (2CaO.SiO2) (C2S) (20 – 30%)

Llamado también velita, se considera

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