El cemento portland. Varios siglos antes de Cristo los romanos descubrieron la “puzzolana”, material volcánico que extraían de Puzzuoli, cerca de Nápoles, Italia. Mezclada con cal y arena endurecía cuando se amasaba con agua. La puzzolana experimenta un fraguado hidráulico porque su transformación es causada por la acción del agua.
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Cemento portland
Muchas veces se intento imitar sin éxito hasta que, en 1824 el albañil inglés John Aspdin elaboró un polvo que, empastado con agua, adquiría dureza y coloración grisácea. Como se parecía a las piedras de Portland (Inglaterra), fue llamado Cemento Portland.
Fabricación del cemento portland.
- Las materias primas son piedras calizas y arcillas. En un principio se buscaron canteras de piedras calizas arcillosas, con 20-40% de arcillas.
- En la actualidad se explotan por separado calizas y arcillas, mezcladas luego en la proporción adecuada.
Las sucesivas etapas de la fabricación son:
Mezcla y molienda de las materias primas.
Ambos procesos se cumplen conjuntamente dentro del molino de bolas, gran tambor horizontal giratorio dentro del cual hay bolas metálicas.
Los choques, durante su rotación, pulverizan las materias primas, convertidas en pasta cruda. Se puede trabajar de dos maneras: por vía seca, en la que la mezcla y molienda se efectúan con las materias primas solamente, o por vía húmeda, en la que se mezcla y muele en presencia de agua.
Cocción de la pasta cruda.
De los molinos de bolas la pasta cruda pasa a los hornos rotatorios continuos, semejantes a los de cal viva, pero de 200 metros de longitud y 10 metros de diámetro. El tubo tiene su chapa interiormente revestida de ladrillos refractarios.
Giran lentamente: 1 vuelta por minuto. Debido a la pendiente, la pasta cruda desciende del extremo superior al inferior.
Un quemador, de fuel oil y aire primario a presión, o bien de gas natural, genera una larga llama, cuya temperatura se eleva a 1500º C. Primero se deseca la pasta cruda. Después los carbonatos se calcinan. Por último, reaccionan los distintos óxidos.
El producto obtenido, llamado clinquer, es negro, duro y granulado. Cae caliente dentro de un sistema enfriador; por ejemplo, otro cilindro rotatorio por el que circula aire frío a contracorriente. El aire así calentado actúa como aire secundario en la combustión. Los hornos de cemento funcionan ininterrumpidamente con rendimientos de varios miles de toneladas diarias de clinquer.
Transformación del clinquer en cemento portland.
- El clinquer se estaciona un mínimo de 15 a 30 días. Luego se muele finalmente en el molino de bolas. Durante la molienda se incorpora un 3% de yeso crudo.
- Este aditivo regula el tiempo de fraguado. El cemento portlan no enyesado fragua velozmente: a los 5 minutos de empastado con agua endurece, en cambio cuando contiene yeso, se inicia el fraguado a los 45 minutos de agregada el agua. El cemento molido se conserva dentro de enormes silos, protegido de la humedad ambiente.
Requisitos exigidos al cemento portland.
El cemento portland librado al consumo debe cumplir especificaciones fijadas por el gobierno nacional.
Los pliegos de condiciones argentinos datan de 1931, y es Obras Sanitarias de la Nación el organismo que supervisa la calidad, expidiendo certificados de aprobación y practicando controles periódicos.
Los ensayos mas importantes.
- Determinación de la finura del polvo: el cemento se tamiza y el polvo grueso que no atraviesa el tamiz se expresa con un por un porcentaje.
- Determinación de la velocidad de fraguado: Se amasa cemento con agua en cantidades prefijadas, poniendo en marcha un cronómetro.
- Cada tanto se pincha la masa semisólida con una agua fina. Queda completado el endurecimiento cuando esta ya no penetra. El tiempo mínimo para que se inicie el fraguado es de 45 minutos y el máximo tolerado es de 3 horas.
- Determinación de las resistencias mecánicas: Las resistencias mecánicas son dos requisitos esenciales, dado el uso del cemento portland en la construcción. Se determinan con piezas de forma y tamaño normalizados a fin de comprobar los resultados.
- La resistencia a la compresión se calcula midiendo la fuerza que aplicada sobre la cara de un cubo de cemento y arena causa su ruptura. Para la resistencia a la tracción se utilizan piezas en forma de 8, estiradas en sentidos opuestos.
- Composición química: Los análisis químicos determinan el porcentaje de cada óxido componente. Dichos porcentajes se relacionan con el índice de hidraulicidad, que es de alrededor de 0,6 para el cemento portland común.
