Diagrama de flujo del proceso de fabricación del hormigón
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Las materias primas necesarias para la producción de cemento (carbonato de calcio, sílice, alúmina y mineral de hierro) se extraen generalmente de la roca caliza, la tiza, el esquisto arcilloso o la arcilla. En la mayoría de los países se pueden encontrar reservas adecuadas.
La molienda muy fina produce un polvo fino, conocido como harina cruda, que se precalienta y se envía al horno. El material se calienta a 1.500°C antes de ser enfriado repentina y drásticamente mediante ráfagas de aire. De este modo se obtiene el clinker, el material básico necesario para la producción de todos los cementos.
Al clínker se le añade una pequeña cantidad de yeso (3-5%) para regular el fraguado del cemento. A continuación, la mezcla se muele muy finamente para obtener el “cemento puro”. Durante esta fase, junto al yeso pueden añadirse diferentes materiales minerales, denominados “aditivos del cemento”. Utilizados en proporciones variables, estos aditivos, de origen natural o industrial, confieren al cemento propiedades específicas como una menor permeabilidad, una mayor resistencia a los sulfatos y a los ambientes agresivos, una mejor trabajabilidad o unos acabados de mayor calidad.
Producción de hormigón verde
La materia prima finamente molida o la lechada se introduce en el extremo superior. En el extremo inferior hay una llama rugiente, producida por la combustión controlada con precisión de carbón en polvo, petróleo, combustibles alternativos o gas bajo tiro forzado.
A medida que el material se desplaza por el horno, algunos elementos son expulsados en forma de gases. Los elementos restantes se unen para formar una nueva sustancia llamada clinker. El clínker sale del horno en forma de bolas grises, del tamaño de una canica.
El clinker sale al rojo vivo por la parte inferior del horno y, por lo general, se reduce la temperatura de manipulación en distintos tipos de enfriadores. El aire caliente de los enfriadores se devuelve a los hornos, un proceso que ahorra combustible y aumenta la eficacia de la combustión.
¿Por qué el hormigón es muy susceptible de agrietarse?
– Cada vez más, los cementos se mezclan con “sustitutos del cemento”, como las cenizas de combustible pulverizadas (PFA), también conocidas como “cenizas volantes”, y la escoria granulada de alto horno (GGBS). El objetivo de estas mezclas es reducir el impacto medioambiental global del uso del 100% de cemento. (véase más abajo)
– La tiza es porosa y suele tener un alto contenido de humedad, lo que lleva a utilizarla en el proceso de fabricación de cemento “semiseco/húmedo”. Este proceso concreto representa alrededor del 16% de la producción total.
– El esquisto es una roca sedimentaria pura formada por limo muy fino, arcilla y cuarzo. La pizarra pertenece a la categoría de las fangolitas. Su tamaño de grano es inferior a 1/256mm. La pizarra se distingue de otras fangolitas porque es fisible y está laminada. Hasta bien entrado el siglo XX, las palabras pizarra y esquisto podían ser intercambiables.
– Los depósitos más grandes y comercialmente más importantes de yeso y anhidrita se presentan como lechos, que pueden persistir en áreas considerables con poco cambio en la calidad o el espesor. A menudo están intercalados con calizas, pizarras, lodolitas, arcillas, dolomita, sal gema y, localmente, silvita.
Preparación del hormigón
Cuando los áridos se mezclan con cemento Portland seco y agua, la mezcla forma una lechada fluida que se vierte y moldea fácilmente. El cemento reacciona con el agua a través de un proceso llamado hidratación del hormigón que se endurece a lo largo de varias horas para formar una matriz dura que une los materiales en un material duradero parecido a la piedra que tiene muchos usos[9]. El proceso de hidratación es exotérmico, lo que significa que la temperatura ambiente desempeña un papel importante en el tiempo que tarda el hormigón en fraguar. A menudo, se incluyen aditivos (como puzolanas o superplastificantes) en la mezcla para mejorar las propiedades físicas de la mezcla húmeda, retrasar o acelerar el tiempo de curado o modificar de otro modo el material acabado. La mayoría de los hormigones se vierten con materiales de refuerzo (como barras de refuerzo) incrustados para proporcionar resistencia a la tracción, dando lugar a un hormigón reforzado.
En el pasado, se utilizaban a menudo aglutinantes de cemento a base de cal, como la masilla de cal, pero a veces con otros cementos hidráulicos, (resistentes al agua) como un cemento de aluminato de calcio o con cemento Portland para formar el hormigón de cemento Portland (llamado así por su parecido visual con la piedra de Portland)[10][11] Existen muchos otros tipos de hormigón no cementicios con otros métodos de unión de los áridos, como el hormigón asfáltico con un aglutinante de betún, que se utiliza con frecuencia para las superficies de las carreteras, y los hormigones poliméricos que utilizan polímeros como aglutinante. El hormigón es distinto del mortero. Mientras que el hormigón es en sí mismo un material de construcción, el mortero es un agente aglutinante que suele mantener unidos los ladrillos, las tejas y otras unidades de mampostería[12].