cemento portland

Tecnología Industrial
Dr.-Ing. George Power Porto

Cemento Portland

Introducción
 En el sentido más amplio un cemento es un adhesivo, el cual fragua y
endurece en forma independiente y puede unir otros materiales;
 Es uno de los materiales de construcción más usados y se producen
anualmente más de 2.300 millones de toneladas;
 El nombre data de los romanos, quienes usaron eltérmino opus
caementitium para describir un tipo de mortero parecido al concreto y
hecho de roca triturada y cal quemada, que se usó para la construcción
del Panteón (118 – 125); Posteriormente se agregó ceniza volcánica
(puzolana), y ladrillo molido para crear un cemento hidráulico;
 Se considera al inglés Joseph Aspdin como el descubridor del cemento. En
1824 obtuvo la patente para “Una mejorade la fabricación de roca
artificial”, donde usó por primera vez el término Cemento Portland. Éste
no era un verdadero cemento sino un cemento romano mejorado;
 La importancia del sinterizado fue reconocida por Isaac Charles Johnson
en 1844, y con su proceso mejorado introdujo un cemento de calidad
superior en la industria de la construcción.
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2Cemento, mortero y concreto
 Cemento: mezcla de silicatos y
aluminatos de calcio (clínker)
que se vuelve rígida (fragua) y
endurece por hidratación
 Mortero o argamasa: refuerzo
de la matriz de cemento con
agregado fino (arena)
 Concreto (del lat. concretus =
que crece junto) u hormigón:
refuerzo de la matriz con
agregados fino (arena) y
grueso (grava) de distinto
tamaño
 Concretoarmado: refuerzo
adicional con varillas de acero,
opcionalmente pretensadas

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Detalle y vaciado
del concreto

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Concreto semitransparente por
infusión con fibra
de vidrio.

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Tipos de cementos Portland
Tipo
ASTM

Composición (% en peso) *
Características

C3S

C2S

C3A

C4AF

Otros

I

Estándar

45

27

11

8

9

IIMenor calidad de hidratación y
mayor resistencia a sulfatos

44

31

5

13

7

III

Alta resistencia inicial y calor de
hidratación

53

19

11

9

8

IV

Bajo calor de hidratación,
adecuado para estructuras
masivas

28

49

4

12

7

V

Mejor resistencia a sulfatos,
adecuado para estructuras
marinas

38

43

4

9

6

*) Notación cortade los componentes: C3S = 3CaO·SiO2, C2S = 2CaO·SiO2,
C3A = 3CaO·Al2O3, C4AF = 4CaO·Al2O3 ·Fe2O3
Otros: principalmente óxidos simples (MgO, CaO, Na2O) y CaSO4
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Etapas
 Amasado: Mezcla inicial del cemento con agua y
arena en proporciones adecuadas, se forma una
pasta o suspensión espesa con los componentes
solubles
 Hidratación: Formación dehidrogeles de los óxidos y
silicatos, la masa es todavía plástica y puede ser
moldeada
 Fraguado: Endurecimiento inicial que normalmente
ocurre en minutos a horas, la masa es rígida
 Endurecimiento: Proceso lento (21 días hasta 2 años)
que determina las propiedades mecánicas finales
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Hidratación del clínker
 Las reacciones de hidratación noocurren simultáneamente
sino con velocidades y duraciones distintas en función de
cada componente y de los aditivos, el cambio de rigidez a
endurecimiento es continuo
 Las reacciones se pueden representar en forma simplificada








Silicato tricálcico (C3S):
2(3CaO·SiO2) + 6H2O  3CaO·2SiO2·3H2O + 3Ca(OH)2
Silicato dicálcico (C2S):
2(2CaO·SiO2) + 4H2O  3CaO·2SiO2·3H2O + Ca(OH)2Aluminato tricálcico (C3A):
3CaO·Al2O3 + 12H2O + Ca(OH)2 4CaO·Al2O3·13H2O
Aluminoferrito tetracálcico (C4AF):
4CaO·Al2O3·Fe2O3 + 13H2O  4CaO·Al2O3·Fe2O3·13H2O

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Nódulos de clínker

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Resistencia a la compresión (psi)

Resistencia del cemento vs. tiempo

Tiempo (días)

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Materias primas
 Las...