Metodo de Elaboración

Cemento
El cemento es un aglomerante hidráulico empleado en la construcción de edificios y de obras civiles. Es un polvo fino que se obtiene moliendo la escoria de una mezcla de arcilla y piedra caliza calcinada a altas temperaturas. Cuando se añade agua al cemento se forma una pasta que, poco a poco, se va endureciendo hasta alcanzar una consistencia pétrea. Se puede mezclar con arena y grava (árido grueso) para formar mortero y hormigón.

Existen dos tipos de cemento: los naturales y los artificiales. Los cementos naturales se obtienen de materiales naturales que tienen una estructura análoga a la del cemento y sólo requieren su calcinación y molienda para proporcionar cemento hidráulico en polvo. El número de cementos artificiales es grande y se encuentra en aumento. Cada tipo tiene una composición y una estructura mecánica diferentes y tiene unos usos y propiedades específicos. Los cementos artificiales se pueden clasificar en cemento portland (que recibe su nombre de la ciudad de Portland, en el Reino Unido) y cemento aluminoso.

• 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.




Usos El cemento se usa como un aglomerante en morteros y hormigones —una mezcla de cemento, grava y arena—. Variando el método del proceso o incluyendo aditivos, se pueden obtener diferentes tipos de cemento (p. ej., normal, arcilloso, bituminoso, asfáltico, de fraguado rápido, espumoso, impermeabilizante, microporoso, armado, tensado, centrifugado, etc).





Riesgos En las canteras de las que se extrae la arcilla, la piedra caliza y el yeso para el cemento, los trabajadores están expuestos a los riesgos propios de las condiciones climatológicas, al polvo producido durante el barrenado y el machaqueo, a las explosiones y a avalanchas de rocas y tierra. Pueden ocurrir accidentes de carretera durante el transporte a las fábricas de cemento.





Durante el proceso de fabricación del cemento, el riesgo principal lo constituye el polvo: En canteras y fábricas de cemento se han medido niveles que oscilan entre 26 y 114 mg/m3. En procesos individuales se han registrado los siguientes niveles de polvo: extracción de arcilla—41,4 mg/m3; molienda y machacado de materia prima—79,8 mg/m3; cribado—384 mg/m3; pulverización de la escoria—140 mg/m3; ensacado del cemento— 256,6 mg/m3; y carga, etc—179 mg/m3. En las fábricas modernas, que emplean el sistema húmedo, ocasionalmente se alcanzan valores máximos durante breves periodos de 15 a 20 mg polvo/m3 de aire. La contaminación del aire en las inmediaciones de estas fábricas se ha reducido a un 5-10 % de los antiguos valores, gracias en particular al uso extendido de filtros electrostáticos. El contenido de sílice libre del polvo varía entre el nivel de la materia prima (la arcilla puede contener cuarzo en partículas finas, y puede añadirse arena) y el de la escoria o el cemento, de los cuales la sílice libre normalmente habrá sido eliminada en su totalidad.