Química del Cemento

CURSO DE QUÍMICA DEL CEMENTO
1. Conglomerantes en la construcción: cales, yeso y cementos
Conglomerante: material capaz de unir fragmentos de una o varias sustancias y dar cohesión al conjunto por efecto de transformaciones químicas en su masa, que originan nuevos compuestos.
Cal: ligante cuyos constituyentes analíticos principales son óxidos e hidróxidos de calcio, de magnesio, de silicio,de aluminio y de hierro. Cal aérea (óxidos e hidróxidos de calcio), cal viva (óxidos de calcio), cal apagada (hidróxidos de calcio); cal hidráulica (óxidos de calcio, silicio, aluminio, hierro) → en la cal hidráulica la adición de agua produce reacciones químicas que favorecen el endurecimiento de la misma.
Aplicaciones: ligante de morteros (morteros de reparación), enlucidos, revocos.Propiedades morteros de cal: resistencias a compresión (para m. cal hidráulica), trabajabilidad, elasticidad, permeabilidad al agua líquida, resistencia heladas, no eflorescencias.
Yeso: origen natural: roca sedimentaria constituida por sulfato de calcio dihidratado; origen artificial: generalmente subproducto industrial. De menor a mayor calidad, tenemos: yeso negro, yeso blanco, y escayola.
Propiedades:solubilidad, finura, expansión, endurecimiento rápido, resistencias mecánicas no muy elevadas, resistencia al fuego, aislante térmico y acústico, gran adherencia. No se puede mezclar con cales hidráulicas, si con cales aéreas.
Cemento: conglomerantes modernos. Cemento Portland (1824) Joseph Aspdin. Caliza + arcilla a 1400ºC (1845) Isaac Johnson.
Cemento actual: caliza (óxido de calcio) +arcilla (óxido de silicio +alúmina +óxidos Fe) (crudo) cocción a 1450ºC → clínker (C3S; C2S; C3A; C4AF) → + aditivos, + regulador fraguado (yeso) → molienda conjunta → cemento.

2. Fabricación de cemento
El cemento Portland es el conglomerante hidráulico más extensamente utilizado y de mayor producción en el mundo.
Consumo energético: entre 700 y 1300 kcal/kg. Molienda de los crudos (75% del totalde la energía eléctrica). Apostando por combustibles alternativos con tasas de sustitución de hasta el 25%.
Emisiones de CO2: proceden del combustible y de las calizas. Para reducir emisiones: disminuir contenido de calizas (cementos belíticos), sustituir parcialmente las calizas por escorias, cenizas volantes (cementos portland).
Proceso de fabricación: explotación en canteras, trituraciónmaterias primas, prehomogeneización, desecación materias primas, dosificación de crudos, molienda de los crudos, homogeneización de los crudos, clinkerización (vía seca, vía semihúmeda).
Clinkerización, reacciones: descomposición térmica, etapa reacciones estado sólido (C3S; C3A; C4AF), etapa reacciones con fundido (C3S).
Constituyentes del Clinker de cemento: Alita 65% (C3S), Belita 22% (C3S),Aluminato 10% (C3A), Ferrito 11% (C4AF).
Enfriamiento del clínker: rápido
Molienda del cemento: molienda conjunta del clínker, yeso y otros materiales denominados “adiciones” (escorias de horno alto, puzolanas naturales, caliza, humo de sílice, cenizas volantes). A mayor finura, cementos de más alta resistencia.

3. Innovación en el proceso
Innovaciones en la producción de clínker: canteras,trituradora, parques de prehomogeneización (longitudinal, circular), molino de crudo (molinos de bolas), silos de harina (multipack), horno y precalentador (torre precalentadora y horno), enfriador (en cto. blanco se enfría 1º con agua para que no se oxide).
Innovaciones en la molienda de cemento: molino de bolas (estándar en la industria, alcanza finuras muy altas, consumo energético elevado),prensa de cilindros (alta inversión, se combina con molino de bolas), molino vertical (éste puede secar, bajo consumo, limitación de finuras).

4. Aditivos cementos. Ayudas para la molienda y mejoras de la calidad
Los aditivos químicos se incluyen como uno de los componentes del cemento de acuerdo con la norma EN 197-1 (Section 5.5).
Se usan en la molienda del cemento para producir de la forma...