TECNOLOGÍA DE CONCRETO

La tecnología del concreto hoy en día ya no es una ciencia joven, y ha sufrido una Revolución en su desarrollo a partir de la década de los años 80
Hoy en día es muy sencillo lograr concretos especiales con ayuda de los numerosos productos de adición al concreto que se encuentran en el mercado
Sin embargo el camino a la optimización del proceso de obtención de estos concretos es aún desconocido en muchos de criterios básicos de composición, dosificación y elaboración.
1.0 INTRODUCCIÒN
Los concretos de alto desempeño o de alto performance son hoy en día, los que han alcanzado un mayor grado de optimización dado sus usos especiales.
Sus características mejoradas de resistencia y durabilidad son conocidas, siendo su uso una alternativa real en la construcción de diversas estructuras con requerimientos especiales, que pueden ser tanto del tipo estructural como medioambiental.

CEMENTO
En 1824, el ingles J. Aspin, elaboró y patentó un producto similar al cemento, obtenido mediante la cocción de una mezcla de calcáreos y arcilla finamente molidos. Este material ligante permitió confeccionar un hormigón similar al obtenido con la piedra Pórtland (calcáreo muy resistente de la isla de Pórtland) comúnmente utilizado en Inglaterra para la construcción. De aquí la denominación de “cemento portland”.
CEMENTO PORTLAND
Según la Norma Técnica Peruana NTP 334.009, el cemento Pórtland es un cemento hidráulico producido mediante la pulverización del Clìnker compuesto esencialmente por silicatos de calcio hidráulicos y que contiene generalmente una o más de las formas sulfato de calcio como adición durante la molienda, es decir:
CEMENTO PORTLAND = CLINKER PORTLAND + YESO

El cemento Pórtland es un polvo muy fino de color verdoso. Al mezclarlo con agua forma una masa (pasta) muy plástica y moldeable que luego de fraguar y endurecer, adquiere gran resistencia y durabilidad.
CLINKER PORTLAND
Es un producto semi acabado de forma de piedras negruzcas de tamaños de ¾” aproximadamente, obtenido de la calcinación de una mezcla de materiales calcáreos y arcillosos en proporciones convenientes, hasta llegar a una fusión incipiente (Clinkerización) a 1450 °C. Está compuesto químicamente por Silicatos de calcio, aluminatos de calcio, ferro aluminatos de calcio y otros en pequeñas cantidades, los cuales se forman por la combinación

CEMENTO PORTLAND PUZOLÁNICO
El cemento Pórtland IP: puede ser empleado en construcciones en general y el tipo P se utiliza en construcciones donde no sean necesarias resistencias altas a edades tempranas. El tipo P se utiliza normalmente en estructuras masivas, como estribos, presas y pilas de cimentación. El contenido de puzolana de estos cementos se sitúa entre el 15 y 45% de su peso.
El cemento Portland tipo IPM: modificado con puzolana, se emplea en todo tipo de construcciones de concreto. El cemento se fabrica combinando cemento Portland o cemento Portland de escoria de alto horno con puzolana fina. El contenido de puzolana es menor del 15% en peso del cemento terminado

a. Materiales calcáreos: Deben tener un adecuado contenido de carbonato de calcio(Co3Ca) que será entre 60% a 80%, y no deberá tener mas de 1.5% de magnesia. Aquí tenemos a las margas, cretas v calizas en general estos materiales suministran el óxido de calcio o cal.
b. Materiales arcillosos: Deben contener sílice en cantidad entre 60% y 70%. Estos materiales proveen el dióxido de silicio o sílice y también el óxido de aluminio o alúmina, aquí tenemos a las pizarras, esquistos y arcillas en genera
c. Minerales de fierro: Suministran el óxido férrico en pequeñas cantidades. En algunos casos éstos vienen con la arcilla
d. Yeso: Aporta el sulfato de calcio

2.2 PROCESO DE FABRICACIÓN DEL CEMENTO
•Extracción de la materia prima.- Esta se realiza con la explotación de los yacimientos a tajo abierto. El material resultante de la voladura es transportado en camiones para su trituración.
•Trituración de la materia prima.- Se realiza en dos etapas, inicialmente se procesa en una chancadora primaria, del tipo quijada que puede reducirla de un tamaño máximo de 1.5 m hasta los 25 cm.( Chancado primario) . El material se deposita en una cancha de almacenamiento y luego de verificar su composición química, pasa al chancado secundario tipo cono, reduciéndose a tamaños de hasta ¾” aproximadamente.
•Pre – homogenización.- El material triturado se lleva a la planta propiamente dicha por cintas transportadoras, depositándose en un parque de materias primas. En algunos casos se efectúa un proceso de pre-homogeneización.
•Molienda de Crudos.- Este proceso se realiza por medio de molinos de bolas o prensas de rodillos que producen un material muy fino además de dosificarse adecuadamente los materiales para lograr un crudo optimo que será el que ingrese al horno.

2.2 PROCESO DE FABRICACIÓN DEL CEMENTO
•Extracción de la materia prima.- Esta se realiza con la explotación de los yacimientos a tajo abierto. El material resultante de la voladura es transportado en camiones para su trituración.
•Trituración de la materia prima.- Se realiza en dos etapas, inicialmente se procesa en una chancadora primaria, del tipo quijada que puede reducirla de un tamaño máximo de 1.5 m hasta los 25 cm.( Chancado primario) . El material se deposita en una cancha de almacenamiento y luego de verificar su composición química, pasa al chancado secundario tipo cono, reduciéndose a tamaños de hasta ¾” aproximadamente.
•Pre – homogenización.- El material triturado se lleva a la planta propiamente dicha por cintas transportadoras, depositándose en un parque de materias primas. En algunos casos se efectúa un proceso de pre-homogeneización.
•Molienda de Crudos.- Este proceso se realiza por medio de molinos de bolas o prensas de rodillos que producen un material muy fino además de dosificarse adecuadamente los materiales para lograr un crudo optimo que será el que ingrese al horno.

Homogenización.- El Crudo finamente molido debe ser homogenizado a fin de garantizar que el Clìnker sea de calidad constante es decir en esta etapa se debe asegurar la composición química constante del crudo. Una vez homogenizado este material es transportado mediante fajas transportadoras al intercambiador de calor.
•Intercambiador de Calor ( Precalentador).- Consiste en edificios que cuentan con una torre de ciclones ubicados uno encima del otro al cual se le denomina precalentador. El intercambio de calor se produce mediante transferencias térmicas por contacto íntimo entre las materias y los gases calientes provenientes del horno, en un sistema de 4 a 6 ciclones en cascada, que se encuentran al interior de una torre de concreto armado de varis pisos, con alturas superiores a 100 metros.
•Clinkerización.- Es la zona mas importante del horno rotatorio siendo este el elemento fundamental para la fabricación del cemento, se trata de un tubo cilíndrico de acero con diámetros de 4 a 5 mts. y longitudes de 70 a 80 mts. los mismos que interiormente se encuentran revestidos interiormente con materiales refractarios para la obtención del clinker se debe alcanzar temperaturas alrededor de los 1500ºC

Enfriamiento.- No todos los minerales deseados del clínker , hidráulicamente activos, quedan estables después del proceso de clínkerizaciòn por lo que es necesario que el clínker caliente deba ser enfriado rápidamente es decir una vez que el clínker es descargado por el horno pasa a la tercera parte del circuito de clínkerizaciòn que se dan en los enfriadores. Estos enfriadores se encuentran a la salida del horno y recibirán toda la carga del material que sale del horno a temperaturas entre 1000 a1100ºC ,
•Molienda del clínker.- Mediante un proceso de extracción controlado el clínker entra a los molinos de bolas o prensa de rodillos donde se obtendrá una superficie especifica alta de los granos del cemento
•Envasado y despacho.- Generalmente el cemento se comercializa en bolsas de 42.5Kg., de acuerdo a los requerimientos del usuario también puede despacharse a granel. Las bolsas, son de papel krap extensible tipo Klupac con contenido de hojas, entre dos y cuatro de acuerdo a los requerimientos de transporte o manipuleo. Vienen en sacos de 1.50 toneladas llamados big bag. Son despachados en compras mínimas de 25 a 30 toneladas, para plantas de producción de concreto pre mezclado.

Economía en la compra de cemento, mano de obra en la descarga, almacenamiento y manipulación. • Economía por pérdidas, debido a deterioros en las bolsas. • Incremento en la productividad de la obra, se cuenta con el cemento inmediatamente • Mínimo riesgo de robos. • Además que significa para un país ahorro de sus divisas por la disminución de la importación de insumo para fabricación del envase

2.3 COMPOSICIÓN QUÍMICA
a.Componentes Químicos.- Los componentes químicos del cemento Pórtland se expresan por el contenido de óxidos, en porcentajes. Los principales son: la cal, sílice, alúmina y el óxido férrico, siendo el total de éstos del 95% al 97%. En pequeñas cantidades también se presentan otros óxidos: la magnesia, el anhídrido sulfúrico, los álcalis y otros de menor importancia. Así tenemos:

Compuestos Químicos Durante la calcinación en la fabricación del clinker de cemento Pórtland los óxidos se combinan con los componentes ácidos de la materia prima entre si dando lugar a cuatro importantes compuestos . Los principales compuestos que constituyen aproximadamente el 90-95% del cemento, también se presentan en menores cantidades, otros compuestos secundarios
Designación Fórmula Abreviatura Porcentaje Silicato tricálcico 3CaO.SiO2 Ca3 Si 30% a 50% Silicato dicálcico 2CaO.SiO2 Ca2 Si 15% a 30% Aluminato tricálcico 3CaO.Al2O3 Ca3 Al 4% a 12% Ferro aluminato tetracálcico 4CaO.Al2O3Fe2O3 Ca4 Al Fe 8% a 13% Cal libre Ca O Magnesia libre (Periclasa) Mg O
Estos compuestos en presencia del agua se hidratan y forman nuevos compuestos que forman la infraestructura de la pasta de cemento endurecido en el concreto .

a). Finura o fineza
Referida al grado de molienda del polvo, se expresa por la superficie específica, en m²/kg. En el laboratorio existen 2 ensayos para determinarlo: • Permeabilimetro de Blaine • Turbidimetro de Wagner Importancia: A mayor finura, crece la resistencia, pero aumenta el calor de hidratación y cambios de volumen. A mayor finura del cemento mayor rapidez de hidratación del cemento y mayor desarrollo de resistencia.

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