Historia y desarrollo del cemento Portland
El cemento Portland, posiblemente uno de los materiales manufacturados más importantes de la humanidad, fue inventado y patentado por Joseph Aspdin de Leeds en 1824. Aspdin producía cemento calentando piedra caliza en polvo mezclada con arcilla en un horno, y moliendo el clínker resultante hasta convertirlo en polvo. Llamó al producto «Cemento Portland» debido a su parecido, cuando se estableció, con la piedra Portland, un tipo de piedra extraída en la Isla de Portland. El cemento de Aspdin fue mejorado en 1843 por su hijo William, mediante un calentamiento vigoroso y el uso de mejores equipos de molienda para manejar el clínker duro. Hasta el día de hoy, el cemento portland sigue siendo el cemento más utilizado en todo el mundo.
Fabricación de cemento Portland
El cemento se fabrica generalmente mediante dos procesos:
- Proceso húmedo
- Proceso seco
Los dos procesos son fundamentalmente similares, excepto por el hecho de que en el proceso húmedo las materias primas se muelen con agua antes de que se introduzcan en el horno. Aunque había poca diferencia en la eficiencia entre los dos procesos, el proceso húmedo tenía las desventajas de la emisión de CO2 y un mayor consumo de combustible para evaporar el agua en la suspensión. Esto hizo que la mayoría de los fabricantes de cemento prefieran el proceso seco al proceso húmedo.
Hay cinco etapas involucradas en la fabricación de cemento utilizando el proceso seco, que se analiza a continuación.
- Trituración y molienda: Las materias primas, como la piedra caliza y la arcilla, obtenidas de la cantera, se trituran para formar polvo fino.
- Dosificación de materia prima: La materia prima triturada se mezcla en proporciones correctas para formar lo que se denomina «alimento crudo»o» alimento para horno».
- Calentamiento de la «alimentación cruda» en horno rotatorio: La «alimentación cruda» se introduce en el extremo superior del horno rotatorio mediante un transportador y se calienta a aproximadamente 1400 a 1500 grados Celsius.Formación de clinker: El nuevo producto que se obtiene del horno rotatorio se llama «clinker». El clínker al rojo vivo descargado del horno se deja enfriar y se envía al molino de cemento.
- Moler el clínker con yeso: El clínker de cemento generalmente se muele en un molino de bolas para formar polvo fino. En este proceso de molienda se utiliza una pequeña cantidad de yeso (5%) para controlar las propiedades de fraguado del hormigón cuando se mezcla con agua. El producto final de este proceso se llama «Cemento Portland».
El cemento así producido es tan fino que pasa casi por completo a través de un tamiz de 0,075 mm. El cemento se embala y se transporta para diversos proyectos de construcción.
Variaciones de cemento Portland
El método anterior produce cemento Portland de «uso general» que se utiliza para la mayoría de los fines de construcción. También se fabrican otras variedades modificadas de cemento Portland para cumplir con varios propósitos/requisitos específicos de construcción.
Cemento Portland resistente al sulfato: La presencia de un alto contenido de sulfato en el agua subterránea causa daños como grietas, incrustaciones y dilataciones en los hormigones. El uso de cemento portland resistente al sulfato evita que el sulfato entre en el hormigón, lo que aumenta su longevidad.
Cemento Portland blanco: Este tipo de cemento está diseñado para su uso con fines arquitectónicos donde se desea concreto de color blanco. Esto difiere del cemento gris principalmente en color. El color blanco se consigue controlando el uso de ferrita, la que da al cemento su característico color gris.
Cemento Portland de endurecimiento rápido: Es similar al cemento Portland ordinario, excepto que sus partículas se muelen más finamente para facilitar la reacción rápida con agua. Se utiliza cuando se requiere un crecimiento rápido de formas o estructuras.
Bajo calor de hidratación Cemento Portland: Este tipo de cemento desarrolla resistencia a un ritmo más lento que otros tipos de cemento. Este cemento se utiliza en estructuras de hormigón enormes, como presas. Estos se producen a petición específica de grandes proyectos.
Cemento Portland en solado
Cemento como componente clave de Solado: El cemento portland se utiliza como ingrediente vital para la mayoría de los tipos de solado. Una mezcla estándar de solado de cemento y arena está constituida por 1 parte de cemento Portland y 4,5 partes de agregados, y agua. El cemento actúa como aglutinante que mantiene unido el agregado, desempeñando un papel clave en las propiedades de fraguado y endurecimiento del solado.
De acuerdo con el Código de Prácticas BS8204, se recomienda el uso de cemento Portland (CEM-I) o una mezcla compuesta de cemento Portland de clase de resistencia 42.5 N para aplicaciones de cribado.
En los casos en que se utilicen cementos de menor resistencia, la mezcla debe compensarse con una cantidad adicional de cemento para lograr las propiedades y el rendimiento esperados. Por ejemplo, en los casos en que el cemento tiene una resistencia de 32.Se utiliza 5N, se debe agregar un 10% adicional de cemento para lograr la resistencia y el rendimiento esperados.
El cemento Portland, un material de construcción invaluable, ha provocado una revolución en la industria de la construcción. Su dominio sobre otros cementos se ha debido a su fuerte naturaleza, buenas propiedades hidráulicas y la capacidad de transportar una gran proporción de áridos. Aparte de esto, la fabricación de cemento portland tiene el potencial de convertir los subproductos industriales en materias primas. Diversos impactos ambientales, como la emisión de contaminación atmosférica, la liberación de CO2 y el consumo de grandes cantidades de combustible durante la fabricación de cemento portland, se controlan estrictamente mediante tecnología improvisada, lo que atribuye su éxito.
