Los cementos de aluminato de calcio [1] son cementos constituidos principalmente por aluminatos de calcio hidráulicos. Los nombres alternativos son "cemento aluminoso", "cemento con alto contenido de alúmina" y "Ciment fondu" en francés. Se utilizan en una serie de aplicaciones especializadas a pequeña escala.
Historia [ editar ]
El método de fabricación de cemento a partir de piedra caliza y bauxita con bajo contenido de sílice fue patentado en Francia en 1908 por Bied de la Compañía Pavin de Lafarge . El desarrollo inicial fue el resultado de la búsqueda de un cemento que ofreciera resistencia a los sulfatos. El cemento se conocía como "Ciment fondu" en francés. [ cita requerida ] Posteriormente, se descubrieron sus otras propiedades especiales, y estas llevaron a su futuro en aplicaciones de nicho.
En la década de 2010, el producto se encontraba en el mercado estadounidense con el nombre de cemento FONDAG (FOND Aluminous Aggregate), a veces denominado ALAG (ALuminous AGgregate). El cemento FONDAG es una mezcla de hasta un 40 por ciento de alúmina, estable a altas temperaturas y ciclos térmicos de −184–1,093 ° C (−300–2,000 ° F) [2]
Composición [ editar ]
El principal componente activo de los cementos de aluminato de calcio es el aluminato monocálcico (CaAl 2 O 4 , CaO · Al 2 O 3 , o CA en la notación química del cemento ). Suele contener otros aluminatos de calcio , así como una serie de fases menos reactivas derivadas de las impurezas de las materias primas. Se encuentra más bien una amplia gama de composiciones, dependiendo de la aplicación y la pureza de la fuente de aluminio utilizada. [3] Los componentes de algunas formulaciones típicas incluyen:
| Óxido / Mineral | Propósito general | Fuerte | blanco | Refractario |
|---|---|---|---|---|
| SiO 2 | 4.0 | 5,0 | 2,7 | 0.4 |
| Al 2 O 3 | 39,4 | 53,0 | 62,4 | 79,6 |
| Fe 2 O 3 | 16,4 | 2.0 | 0.4 | 0 |
| CaO | 38,4 | 38,0 | 34,0 | 19,8 |
| MgO | 1.0 | 0,1 | 0,1 | 0 |
| Na 2 O | 0,1 | 0,1 | 0 | 0 |
| K 2 O | 0,2 | 0 | 0 | 0 |
| TiO 2 | 1,9 | 1.8 | 0.4 | 0,1 |
| Aluminato monocálcico | 46 | 70 | 70 | 35 |
| Hepta-aluminato de dodecacalcio | 10 | 5 | 0 | 0 |
| Dialuminato monocálcico | 0 | 0 | 17 | 30 |
| Belite | 7 | 5 | 0 | 0 |
| Gehlenita | 4 | 14 | 11 | 1 |
| Ferrito | 24 | 5 | 2 | 0 |
| Pleocroita | 1 | 1 | 1 | 0 |
| Wüstite | 7 | 0 | 0 | 0 |
| Corundo | 0 | 0 | 0 | 33 |
Todas las fases minerales toman la forma de soluciones sólidas con composiciones algo variables.
Fabricación [ editar ]
El cemento se fabrica fusionando una mezcla de un material que contiene calcio (normalmente óxido de calcio de piedra caliza ) y un material que contiene aluminio (normalmente bauxita para fines generales o alúmina refinada para cementos blancos y refractarios). Los Cools mezcla licuada a una vesicular , basalto -como clinker que se muele solo para producir el producto terminado. Dado que normalmente se produce una fusión completa, se pueden utilizar materias primas en forma de grumos. Una disposición típica de horno comprende un horno de reverberaciónprovisto de un precalentador de eje en el que los gases de escape calientes pasan hacia arriba a medida que la mezcla de materia prima en trozos desciende. El precalentador recupera la mayor parte del calor de los gases de combustión, deshidrata y deshidroxila la bauxita y des-carboniza la piedra caliza. El material calcinado cae en el "extremo frío" del baño de fusión. La masa fundida desborda el extremo caliente del horno en moldes en los que se enfría y solidifica. El sistema se calienta con carbón pulverizado o aceite. Los lingotes de clínker enfriados se trituran y muelen en un molino de bolas . En el caso de los cementos refractarios con alto contenido de alúmina , donde la mezcla solo sinteriza, se puede utilizar un horno rotatorio .
Reacción con el agua [ editar ]
Las reacciones de hidratación de los cementos de aluminato de calcio son muy complejas. Las fases de desarrollo de resistencia son aluminato monocálcico, heptaaluminato dodecacálcico y belita . Aluminoferrito calcio, dialuminate monocálcico, gehlenita y pleochroite contribuyen poco a la fuerza.
Los aluminatos reactivos reaccionan con el agua inicialmente para formar una mezcla de:
CaO · Al 2 O 3 · 10 H 2 O,
2 CaO · Al 2 O 3 · 8 H 2 O,
3 CaO · Al 2 O 3 · 6 H 2 O y gel de Al (OH) 3 ,
dependiendo las cantidades de cada uno de la temperatura de curado. Los dos primeros hidratos se descomponen posteriormente en una mezcla de 3 CaO · Al 2 O 3 · 6 H 2 O, Al (OH) 3gel y agua, este proceso se denomina "conversión". Debido a la pérdida de agua, la conversión provoca un aumento de la porosidad, que puede ir acompañado de una disminución de la resistencia. Esto no tiene por qué ser un problema en el hormigón estructural siempre que se emplee un contenido de cemento suficientemente alto y una relación agua / cemento suficientemente baja. [4]
Aplicaciones [ editar ]
Debido a su costo relativamente alto, los cementos de aluminato de calcio se utilizan en una serie de aplicaciones restringidas donde el rendimiento logrado justifica los costos:
- en hormigones de construcción, donde se requiere un rápido desarrollo de la resistencia, incluso a bajas temperaturas.
- como revestimiento protector contra la corrosión microbiana , como en la infraestructura de alcantarillado .
- en hormigones refractarios , donde se requiere resistencia a altas temperaturas.
- como componente en formulaciones de cemento mezclado, debido a que se requieren varias propiedades tales como desarrollo de resistencia ultrarrápido y expansión controlada.
- en redes de alcantarillado por su alta resistencia a la corrosión por sulfuros biogénicos .
Aplicaciones de redes de alcantarillado [ editar ]
La resistencia a la corrosión biogénica de los cementos de aluminato de calcio se utiliza hoy en día en tres aplicaciones principales:
- La tubería de hierro dúctil para aguas residuales tiene un revestimiento interno de mortero de cemento de aluminato de calcio,
- Las tuberías de hormigón para alcantarillado se pueden fabricar con hormigón de cemento de aluminato de calcio de masa completa o con un revestimiento interno de mortero de cemento de aluminato de calcio,
- Rehabilitación de infraestructuras de alcantarillado accesibles al hombre con mortero de aluminato de calcio 100% mediante uno de los siguientes métodos de instalación: aspersión húmeda de baja presión, aspersión húmeda con cabezal giratorio o aspersión seca de alta presión (gunita).
Problemas [ editar ]
El uso incorrecto [se necesita aclaración ] de cementos de aluminato de calcio ha generado problemas de construcción, especialmente durante el tercer cuarto del siglo XX cuando se utilizó este tipo de cemento debido a sus propiedades de endurecimiento más rápido. Después de varios años, algunos [ cuantificar ] de los edificios y estructuras se derrumbaron debido a la degradación del cemento y muchos tuvieron que ser derribados o reforzados. El calor y la humedad aceleran el proceso de degradación llamado "conversión". [ cita requerida ]
El 8 de febrero de 1974 se derrumbó el techo de una piscina en el Reino Unido. [5] En Madrid, España, un gran bloque de viviendas apodado Corea (porque fue construido para albergar a estadounidenses durante la Guerra de Corea ), construido entre 1951 y 1954, se vio afectado y tuvo que ser demolido en 2006. También en Madrid, el fútbol Vicente Calderón El estadio se vio afectado y tuvo que ser parcialmente reconstruido y reforzado. [6]
Referencias [ editar ]
- ^ Hewlett PC (Ed.) (1998) Lea's Chemistry of Cement and Concrete: 4th Ed , Arnold, ISBN 0-340-56589-6 , Capítulo 13.
- ^ "FONDAG" . Agua en línea . 2019 . Consultado el 29 de agosto de 2019 .
ALAG (ALuminous AGgregate) es un agregado sintético de aluminato de calcio fabricado mediante la fusión de bauxita y piedra caliza en un agregado parcialmente recristalizado de aproximadamente 40% de alúmina.
Es esencialmente clinker de Fondu, triturado y dimensionado en los grados que comúnmente necesitan los formuladores de concreto y moldes.
- ^ Química del cemento Taylor HFW (1990), Academic Press, ISBN 0-12-683900-X , p. 317.
- ^ Taylor ibid p. 330.
- ^ https://www.architectsjournal.co.uk/archive/trial-and-error-2
- ^ http://www.elmundo.es/papel/2007/02/07/madrid/2082060.html [ enlace muerto ]
