Cemento Portland Ordinario – Componentes, Propiedades, Tipos y Usos

El cemento Portland ordinario es uno de los tipos de cemento más utilizados. Se discuten los tipos, propiedades, constituyentes, fabricación, usos y ventajas del cemento Portland ordinario.

En 1824, Joseph Aspdin le dio el nombre de cemento Portland, ya que tiene una similitud en el color y la calidad que se encuentra en la piedra de Portland, que es una piedra caliza gris blanca en la isla de Portland, Dorset.

Cemento Portland Ordinario
Cemento Portland Ordinario

Composición del Cemento Portland Ordinario

Las principales materias primas utilizadas en la fabricación de Cemento Portland Ordinario son:

  1. Argiláceos o silicatos de alúmina en forma de arcillas y lutitas.
  2. Calcio o carbonato de calcio, en forma de piedra caliza, tiza y marga, que es una mezcla de arcilla y carbonato de calcio.

Los ingredientes se mezclan en la proporción de aproximadamente dos partes de materiales calcáreos a una parte de materiales arcillosos y luego se trituran y se muelen en molinos de bolas en estado seco o mezclados en estado húmedo.

El polvo seco o la suspensión húmeda luego se quema en un horno rotatorio a una temperatura entre 1400 grados C y 1500 grados C. El clinker obtenido del horno primero se enfría y luego se pasa a los molinos de bolas donde se agrega yeso y se muele. A la finura requerida según la clase de producto.

Los principales constituyentes químicos del cemento Portland son los siguientes:

Cal (CaO) 60 a 67%
Sílice (SiO2) 17 a 25%
Alúmina (Al2O3) 3 a 8%
Óxido de hierro (Fe2O3) 0.5 a 6%
Magnesia (MgO) 0.1 a 4%
Trióxido de azufre (SO3) 1 a 3%
Soda y / o potasa (Na2O + K2O) 0.5 a 1.3%

Los componentes anteriores que forman las materias primas experimentan reacciones químicas durante la quema y la fusión, y se combinan para formar los siguientes compuestos llamados COMPUESTOS DE BOGUE.

Compuesto Designación abreviada
Silicato tricálcico (3CaO.SiO2) C3S
Silicato dicálcico (2CaO.SiO2) C2S
Aluminato tricálcico (3CaO.Al2O3) C3A
Aluminoferrita de tetracalcium (4CaO.Al2O3.Fe2O3) C4AF

Las proporciones de los cuatro compuestos anteriores varían en los diversos cementos de Portland. El silicato tricálcico y los silicatos dicálcicos son los que más contribuyen a la resistencia final. El fraguado inicial del cemento Portland se debe al aluminato tricálcico. El silicato tricálcico se hidrata rápidamente y contribuye más a la resistencia inicial.

La contribución del silicato dicálcico se realiza después de 7 días y puede continuar hasta 1 año. El aluminato tricálcico se hidrata rápidamente, genera mucho calor y hace solo una pequeña contribución a la resistencia en las primeras 24 horas. El tetracalcium alumino-ferrita es comparativamente inactivo.

Los cuatro compuestos generan calor cuando se mezclan con agua, el aluminato genera el calor máximo y el silicato dicálcico genera el mínimo. Debido a esto, el aluminato tricálcico es responsable de la mayoría de las propiedades indeseables del concreto.

El cemento que tenga menos C3A tendrá una resistencia final más alta, menos generación de calor y menos grietas. La siguiente tabla muestra la composición y el porcentaje de compuestos encontrados para el endurecimiento normal y rápido y el cemento Portland de bajo calor.

Composición y contenido compuesto del cemento Portland:

Cemento Portland Normal Endurecimiento rapido Fuego lento
(a) Composición: Porcentaje
Lima 63.1 64.5 60
Sílice 20.6 20.7 22.5
Alúmina 6.3 5.2 5.2
Óxido de hierro 3.6 2.9 4.6
(b) Compuesto: Porcentaje
C3S 40 50 25
C2S 30 21 35
C3A 11 9 6
C3A 12 9 14

Propiedades del Cemento Portland Ordinario

Tabla 2: Propiedades del cemento OPC.

Propiedades Valores
Gravedad específica 3.12
Consistencia Normal 29%
Tiempo de configuración inicial 65min
Tiempo de fraguado final 275 min
Finura 330 kg / m 2
Solvencia 2.5mm
Densidad a granel 830-1650 kg / m 3

Fabricación de cemento OPC.

Principalmente hay 5 pasos involucrados en la fabricación de cemento OPC,

  1. Trituración y molienda de materia prima.

En el primer paso de la fabricación del cemento, las materias primas se trituran y se muelen en pequeñas partículas de tamaño adecuado. Existen 3 tipos de procesos de fabricación del cemento.

  • Proceso seco
  • Proceso mojado
  • Proceso semihúmedo

El proceso de trituración y trituración varía según el tipo de proceso de fabricación. Para el proceso seco, las materias primas se secan antes de triturar.

  1. Mezcla

En este paso, la materia prima molida (piedra de cal) se mezcla o mezcla con arcilla en la proporción deseada (piedra caliza: 75%, arcilla: 25%) y se mezcla bien con la ayuda de aire comprimido para obtener una mezcla homogénea. En el proceso seco estas mezclas se almacenan en silos; Los tanques de lodos se utilizan en el proceso húmedo. El material resultante se conoce como suspensión que tiene un 35-40% de agua.

  1. Calentamiento

Este es el paso importante en la fabricación de cemento OPC, el producto obtenido de la mezcla se pasa al horno mediante la ayuda de cintas transportadoras.

En primer lugar, la mezcla se precalienta a 550 ° C, donde se evapora todo el contenido de humedad y la arcilla se rompe en sílice, óxido de aluminio, óxido de hierro.

En la siguiente zona, la temperatura se eleva a 1500 grados Celsius, donde los óxidos forman silicatos, aluminatos y ferrita respectivos.

En la etapa final, el producto se enfría a 200 ° C, donde el producto final obtenido en el horno se conoce como Clinker de cemento, que tiene la forma de bolas de color gris verdoso o gris.

  1. Molienda

En este paso, los Clinker de cemento y la cantidad requerida de yeso se mezclan y muelen en partículas muy finas que se almacenan en los silos y luego se envasan en bolsas de cemento y se distribuyen.

La fecha de caducidad del cemento OPC es normalmente de 3 meses.

Tipos de Cemento Portland Ordinario

La diferenciación del cemento OPC se basa en los diferentes códigos de los diferentes países.

  1. AS según ASTM 150 (estándares estadounidenses)

  • El cemento tipo Portland tipo I se conoce como cemento común o de uso general. Generalmente se asume a menos que se especifique otro tipo.
  • El tipo II proporciona una resistencia moderada a los sulfatos y emite menos calor durante la hidratación.
  • El tipo III tiene una resistencia temprana relativamente alta. Este cemento es similar al tipo I, pero más fino molido.
  • El cemento Portland tipo IV es generalmente conocido por su bajo calor de hidratación.
  • El tipo V se usa donde la resistencia al sulfato es importante. Este cemento tiene una composición muy baja (C 3 A), lo que explica su alta resistencia al sulfato.
  1. Según la norma EN 197 (norma europea)

  • CEM I Comprende cemento Portland y hasta un 5% de constituyentes adicionales menores.
  •  Cemento Portland CEM II y hasta el 35% de otros componentes individuales
  • Cemento Portland CEM III y mayores porcentajes de escoria de alto horno.
  •  Cemento Portland CEM IV y hasta el 55% de constituyentes pozolánicos.
  • CEM V Cemento de Portland, escoria de alto horno o cenizas volantes y pozzolana
  1. Según   CSA A3000-08 (normas canadienses)
  • GU, GUL > Cemento de uso general
  • MS > Cemento moderado resistente al sulfato
  • MH, MHL > Cemento de calor moderado
  • HE, HEL > Cemento de alta resistencia temprana
  • LH, LHL > Cemento a baja temperatura
  • HS > Alta resistencia al sulfato; Generalmente desarrolla fuerza menos rápidamente que los otros tipos.

Usos del Cemento Portland Ordinario

  1. Se utiliza para fines generales de construcción donde no se requieren propiedades especiales, como edificios de concreto reforzado, puentes, pavimentos y donde las condiciones del suelo son normales.
  2. Se utiliza para la mayoría de las unidades de mampostería de hormigón

Ventajas del Cemento Portland Ordinario

  1. Tiene una gran resistencia al agrietamiento y la contracción, pero tiene menos resistencia a los ataques químicos.
  2.  El tiempo de configuración inicial de OPC es más rápido que el PPC, por lo que se recomienda en proyectos en los que los accesorios se retiren pronto.
  3.  El período de curado de OPC es menor que el PPC y el costo de curado se reduce. Por lo tanto, se recomienda donde el costo de curado es prohibitivo. Desventajas

Desventajas del cemento Portland ordinario

  1. No se puede utilizar para el hormigonado en masa, ya que tiene un alto calor de hidratación en comparación con el PPC.
  2. La durabilidad del concreto fabricado con OPC es menor que la del concreto fabricado con PPC.
  3. Produce concreto comparativamente menos cohesivo que el PPC, por lo tanto, el bombeo del concreto se vuelve un poco difícil.
  4. OPC tiene menor finura, por lo tanto, tiene mayor permeabilidad y, como resultado, tiene menor durabilidad.
  5. OPC es más costoso que el PPC.

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