CEMENTO Y HORMIGON - I

Producción 

El proceso portland, que representa, con gran diferencia, la mayor parte de la producción mundial de cemento, se ilustra en la Figura 93.16. Comprende dos etapas: la fabricación de la escoria y el molido de la misma. Las materias primas utilizadas para la fabricación de la escoria son materiales calcáreos, como la piedra caliza, y arcillosos, como la arcilla. Las materias primas se mezclan y se muelen en seco (proceso seco), o con agua (proceso húmedo). La mezcla pulverizada se calcina en hornos inclinados rotatorios o verticales a una temperatura que va de 1.400 a 1.450 °C. Al salir del horno, la escoria se enfría rápidamente para evitar la conversión del silicato tricálcico, principal ingrediente del cemento portland, en silicato bicálcico y óxido de cal. 

Las masas de escoria enfriada se mezclan frecuentemente con yeso y otros varios aditivos que controlan el tiempo de fraguado y otras propiedades de la mezcla utilizada. De este modo es posible obtener una amplia gama de cementos diferentes, como por ejemplo: cemento portland normal, cemento de fraguado rápido, cemento hidráulico, cemento siderúrgico, cemento de tras, cemento hidrófobo, cemento marítimo, cementos para pozos de gas y petróleo, cementos para carreteras o presas, cemento expansivo, cemento magnésico, etc. Finalmente, la escoria se pulveriza en un molino, se criba y almacena en silos, dispuesta para su embalaje y transporte. La composición química del cemento portland es la siguiente:

• óxido de calcio (CaO): 60 al 70 %

• dióxido de silicio (SiO2) (incluyendo un 5 % de SiO2 libre): 19 al 24 %

• trióxido de aluminio (Al3O3): 4 al 7 %

• óxido férrico (Fe2O3): 2 al 6 %

• óxido de magnesio (MgO): menos del 5 %

El cemento aluminoso produce mortero u hormigón de alta resistencia inicial. Se fabrica a partir de una mezcla de piedra caliza y arcilla con un alto contenido de óxido de aluminio (sin extensores), la cual se calcina a unos 1.400ι°C. La composición química del cemento aluminoso es, aproximadamente, la siguiente:

• óxido de aluminio (Al2O3): 50 %

• óxido de calcio (CaO): 40 %

• óxido férrico (Fe2O3): 6 %

• dióxido de silicio (SiO2): 4 %

La escasez de combustibles conduce al aumento de la producción de los cementos naturales, en especial los que utilizan tobas (cenizas volcánicas). Si es necesario, éstas se calcinan a 1.200ι°C, en lugar de los 1.400 a 1.450ι°C, que se necesitan para la fabricación de portland. La toba debe contener un 70-80 % de sílice libre amorfa y un 5-10 % de cuarzo. Con la calcinación, la sílice amorfa se transforma parcialmente en tridimita y cristobalita.