El término cemento Portland se empleó porprimera vez en 1824 por el fabricante inglés decemento Joseph Aspdin, debido a su parecidocon la piedra de Portland, que era muy utilizadapara la construcción en Inglaterra.
Puede decirse que el prototipo del cementomoderno fue producido a escala industrial porIsaac Johnson quien en 1845 logra conseguirtemperaturas suficientemente altas paraclinkerizar a la mezcla de arcilla y calizaempleada como materia prima.
Los primeros hornos rotatorios surgieron hacia1880.
ESPECIFICACIONES DEL PRODUCTO
NTC 121 Y 321
“TIPO DE CEMENTO”
CALIDAD DEL CLINKER Y CEMENTO
COMPOSICION QUIMICA DEL
CRUDO
COMPONENTES DE LA MATERIA
PRIMA
Explotación
Trituración
El proceso inicia con la explotación de lamateria prima; la caliza o rocas duras seexplotan por sistemas de voladuras defracturación y la arcilla o rocas blandas seextraen con cargadores o bulldozer.
El material extraído se reduce de tamañopor impacto y/o presión hasta obtener lagranulometría apropiada para el proceso(Tamaño Máximo 1 a 2 pulgadas).
Pre homogenización
Las materias primas se mezclan porseparado; para garantizar launiformidad de cada una de ellas yminimizar la variabilidad en sucomposición química.
Las materias primas se almacenan yluego se transportan por separado a lastolvas, para ser dosificadas en losdiferentes procesos (FabricaciónClinker y Molienda de Cemento).
1
Caliza
Es un carbonato de calcio (CaCO3), siendo lasformas mas puras de la caliza el espato calizo(Calcita).Contiene alrededor del 85-98% CaCO3 eimpurezas de arcilla y sílice.Color generalmente gris y su peso especificovaria entre 2,6 a 2,8
Está constituida por agregados de silicatos dealuminio hidratado, procedente de ladescomposición de minerales de aluminio. Seutilizan para corregir SiO2 y Al2O3.
Otros materiales correctores como:Bauxita, Caolín, Marga, Areniscas.
Arcilla
Mineral de Hierro
Sustancia fósil, dura, bituminosa y térrea, decolor oscuro o casi negro, que resulta de ladescomposición lenta de la materia leñosa, yarde con menos facilidad, pero dando máscalor que el carbón vegetal.
Carbón
Mineral arcilloso que contienen agregados deóxido de hierro (45 -70% Fe2O3). Se utilizacomo material corrector de Fe2O3. (Funcionacomo fundente para la formación de la faseliquida)
El carbón como combustible además deproducir altas temperaturas, por mediode sus productos de combustión,influye en la calidad del clinker
Las cenizas del carbón, su composición yfinura afectan la quemabilidad de laharina.
Con composición química: SiO2= 35-60% Al2O3=15-35%.
Se realiza un diseño de mezcla (harina)para encontrar la dosificación de lasmaterias primas que proporcionen lacomposición deseada de la harina.
El diseño de crudo permite el manejo delos recursos y así garantizar mayor vida útilde los materiales en las minas.
Diseño y Dosificación de Harina
La composición química de la harina es:
CaO: 42 %-44%SiO2: 12%-14%Al2O3: 3% -5%Fe2O3: 2%-3%
Molienda de Crudo
El material dosificado de las tolvas es
transportado al molino vertical, donde el
material se muele mediante la presión que
ejercen cinco rodillos sobre una mesa
giratoria hasta pulverizarlo.
El material se obtiene con un retenido en
Tamiz 170 (90 µ) de 10-12%.
Homogenización
El material molido es transportado alfiltro de mangas mediante la succión degases calientes provenientes del horno,en donde se separa el material del aire ytransportado al silo de homogenización.En el silo se homogeniza la harina,mediante un sistema de fluidificación quepermite el continuo movimiento de laharina, garantizando una mayoruniformidad en su composición química yasí proporcionarle al horno una harina demayor calidad.
Des carbonatación y Clinkerización
El material molido y homogenizado setransporta a un sistema de torre pre calentadorde 5 etapas con el fin de llevar la harina a unatemperatura de 870 C para alimentar el horno,este proceso se da por flujos en contracorriente(Ascendente: los gases calientes del horno ydescendentes: La harina), luego esta ingresa alhorno rotatorio en el cual alcanza unatemperatura de 1450 C que permite latransformación de la harina en Clinker.
El material a salida del horno se recibe enun enfriador rotatorio, un cilindro conelementos levantadores para exponer elmaterial a una corriente de aire que enfríael Clinker hasta una temperatura de 120 C;Esta corriente de aire se conoce como airesecundario
Nomenclatura del Clinker
2
Nomenclatura
química del cementoNombre
Nomenclatura en química
estándar
C Oxido de Calcio CaO
S Oxido de Silicio SiO2
A Oxido de Aluminio Al2O3
H Agua H2O
F Oxido de Hierro Fe2O3
Reacciones en un horno rotatorio
+ SiO2 + SiO2 +Al2O3+Fe2O3
+Al2O3
FORMACION FASES MINERALES DEL CLINKER
CaO
C3S (ALITA)
C2S (BELITA)
C3A C4AF
Base
Acido
Sales
“Silicatos”
Clinker
3
Factores que afectan la calidad del clinker
Composición Mineralógica de Calizas, Arcillas y Correctivos.
Composición Química y Granulométrica de la harina.
Tratamiento Térmico: Temperatura de combustión, Velocidad de calentamiento.
Formación de la fase Liquida.
Cenizas del carbón: Cantidad, Composición y Finura.
Atmósfera del Horno: Oxidante y Reductora.
Cantidad de harina alimentada.
Cantidad de Carbón alimentada.
Operación inestable del horno.
Muestreo de crudo no representativo.
Atascamiento en las tolvas.
Yeso
Mineral constituído principalmentesulfato de cálcio dihidratado.CaSO3.2H2O.Se adiciona para regular el fraguado.
El cemento Portland I se obtiene de la molienda del clinker, yeso y adiciones.
Mineral artificial formado por: CaO : 62-66% (C) SiO2 : 20-22% (S) Al2O3: 5-7% (A) Fe2O3: 3-4% (F)
Resumidos en cuatro minerales: Silicato tricálcico (C3S) Silicato dicálcico (C2S) Aluminato tricálcico (C3A) Ferro aluminato tetracálcico (C4AF).
Clinker
Puzolana
Material silico-aluminoso que por sí solono posee o tiene poca propiedadhidráulica, pero finamente molido y enpresencia de humedad reaccionaquímicamente con el hidróxido de calcio yformar compuestos con propiedadescementantes.
Escoria
Residuo del proceso industrialproducción de acero (Alto horno)formado por calcio, hierro yaluminio.
Cenizas volante (fly ash)
Subproducto de centrales termoeléctricasque utilizan carbón pulverizado comocombustible.
Cenizas de cascara de arroz
Producida por la calcinacióncontrolada de la cascara de arroz.Sílice amorfa >90%
Dosificación
Las materias primas se dosifican de acuerdo a lascaracterísticas que se desean en el cemento yteniendo en cuenta las especificacionesestablecidas en la NTC 321 y NTC 121.
Molienda
Las materias primas se alimentan al proceso demolienda según las proporciones establecidas parael tipo de cemento a producir y se determina lafinura del cemento (retenido del 8 al 16 % en Tamiz325 (45µm)). En el proceso de molienda decemento el material es seleccionado a través de unclasificador de partículas que separan las gruesasretornándolas al molino y las partículas finas setransportan al silo de almacenamiento.
Almacenamiento
Empaque
El cemento se empaca en sacos de50 Kg. El proceso de empaque serealiza mediante un empacadomanual.
El cemento se almacena en bodegacubierta, máximo 2 filas de estibas(20 Sacos por estiba).
Despacho
Se programa y se ordena elcargue de cemento de acuerdo alos pedidos del cliente.
Material aglomerante con propiedades
hidráulicas de adherencia y cohesión, que le
permiten unir fragmentos minerales entre sí
para formar un todo compacto.
Sus principales propiedades son:
Resistencia a la compresión
Durabilidad.
Cemento
Tipos de Cementos
Tipo Aplicación
Tipo I Construcción general como: pavimento, puentes, trabajos de mampostería,edificios de concreto reforzado, columnas y placas. Etc.
Tipo II Es usado en obras de concreto expuestas al ataque moderado de sulfatos y endonde se requiera moderado calor de hidratación, como muelles o muros decontención.
Tipo III Se utiliza cuando se requiere mayor resistencia a edades tempranas, se empleaen obras en las que se necesite desencofrar a corto tiempo, en construccionesmasivas o en secciones estructurales de gran tamaño.
Tipo IV Desarrolla bajo calor de hidratación; Posee buena resistencia a los sulfatos, poresta razón, es especial para usarse en grandes masas de concreto como presas degravedad.
Tipo V Ofrece alta resistencia a los sulfatos: se usa en estructuras hidráulicas,revestimientos de canales, alcantarillas, túneles, sifones y en construcciones queestán en contacto con los suelos y aguas subterráneas.
Características
Uniformidad: Garantizar variaciones mínimas en las propiedades del cemento.
Resistencia: EL cemento tiene buena resistencia a la compresión. Pero sudesempeño bajo flexión es pobre, por esta razón, necesita ser reforzado conhierro.
Desarrollo de Resistencia: Es el tiempo que tarda en desarrollar la resistencia.
Manejabilidad: Es la fluidez o viscosidad del mortero o concreto y el tiempoque mantiene esta fluidez.
Fraguado: Hace referencia al refuerzo de la pasta de cemento que pasa de seruna masa plástica a convertirse en un material rígido.
4
Factores que afectan las propiedades
Temperatura 21 a 25 CHumedad >95%Relación de Agua cemento 0.5
Mayor manejabilidad de morteros y concretosMenor segregación y exudación durante la manipulación
y coladoMenor calor de hidratación y reducción del fisura mientoCrecimiento progresivo de resistencia a corto plazoMayor desarrollo de resistencias a largo plazo
Durabilidad
Ventajas del cemento adicionado
5
La calidad es nuestro principal compromiso, por eso disponemos de uncompleto laboratorio para garantizar que nuestro producto cumpla conlas Normas NTC 121 y 321 y satisfaga las necesidades de nuestrosclientes.
TITULADOR AUTOMATICO
ESPECTOFOTOMETRO 662
Norma Técnica Colombiana NTC 321
Norma Técnica Colombiana NTC 121
Óxidos NTC 321 Cementos del Oriente
MgO Máx. 7.00 1.27
SO3 Máx. 3.50 2.01
Propiedades NTC 121Cementos
del Oriente
Superficie especifica (cm2/g) Min. 2800 3915
Fraguado VicatInicial (min) Min. 45 270
Final (min) Max. 480 300
Expansión al autoclave (%) Max. 0.80 0.21
Resistencia a la compresión
(Kgf/cm2)
R 3 Días Min. 80 102
R 7 Días Min. 150 162
R 28 Días Min. 240 264
0
25
50
75
100
125
150
175
200
225
250
275
300
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
RE
SIS
TE
NIC
A (
Kg
f/c
m2
)
DIAS
RESISTENCIA A LA COMPRESION CEMENTO PORTLAND TIPO I
NTC 121 C.O Logarítmica (NTC 121) Logarítmica (C.O)
TITULADOR AUTOMATICO
Cabina Extractora
Área Preparación de Muestras
TITULADOR AUTOMATICO
ESPECTOFOTOMETRO 662
NTC 321, NTC 184, ASTM C597
Área de Ensayos Químicos
TITULADOR AUTOMATICO
Ensayos Químicos
TITULADOR AUTOMATICO
Cabina Extractora
Ensayos Químicos
Balanza Analítica
Micron air jet sieveNTC 294, NTC 226
Área de Ensayos Físico -Mecánicos
Balanza Analítica
Ensayos Físico - Mecánicos
ESPECTOFOTOMETRO 662
Balanza Analítica
Mufla
Cabina Extractora
Micron air jet sieveNTC 294, NTC 226
Ensayos Físico - Mecánicos
Ensayo a la compresión NTC 220
Cubo sin fallar Cubo fallado
Resultado del ensayo
Ensayos Físico - Mecánicos