Qué es el cemento aluminoso y dónde se utiliza: tipos, propiedades, características técnicas

El cemento de aluminato cálcico, a veces denominado cemento aluminoso, es un tipo especial de cemento que se distingue por su alta resistencia inicial y su resistencia a los productos químicos y las temperaturas extremas. Por ello, es la mejor opción para una serie de proyectos de construcción especializados en los que el cemento Portland normal no funcionaría tan bien.

Este tipo de cemento resulta muy útil cuando se requiere un rápido desarrollo de la resistencia. Por ejemplo, como permite reabrir las estructuras para su uso mucho antes que si se empleara cemento convencional, se utiliza con frecuencia para reparar carreteras y pistas de aeropuertos. En la construcción de revestimientos refractarios para hornos -donde los materiales deben soportar altas temperaturas- también se prefiere el cemento aluminoso.

La resistencia del cemento aluminoso en entornos químicos agresivos es una de sus principales características. Para proyectos relacionados con suelos industriales, plantas de tratamiento de aguas residuales y estructuras expuestas al agua de mar, es una gran opción. Gracias a su composición especial, dura más y es más resistente en estas duras circunstancias.

Le resultará más fácil elegir el material adecuado para su proyecto si conoce las distintas variedades y calidades del cemento aluminoso. Las distintas variedades de cemento aluminoso, sus cualidades únicas y los atributos técnicos que los hacen idóneos para diversas aplicaciones se tratarán en las secciones siguientes.

Ámbito de aplicación

Antes de profundizar en las características, usos y contexto del cemento aluminoso, es imprescindible comprender su relevancia. Aunque la compra de materias primas tan caras por su capacidad para acelerar el endurecimiento es irrelevante, este tipo de mezcla es más demandada en el sector industrial porque la resistencia al fuego a miles de grados no es necesaria en la vida cotidiana.

Uso del cemento aluminoso en el sector manufacturero:

• Reparación y reconstrucción de puentes
• Construcción acelerada de estructuras con un alto nivel de estabilidad – todo el trabajo dura hasta 3 días
• Casos en los que es importante garantizar la resistencia del monolito a los sulfatos
• Fijación y sujeción de pernos de anclaje
• Creación de recipientes para el uso de sustancias agresivas
• Arreglo de pozos petrolíferos
• El cemento aluminoso GC40 puede utilizarse como acelerador del fraguado del hormigón, componente de una mezcla refractaria
• Reparación de embarcaciones marítimas
• Construcción de estructuras de hormigón armado sometidas a cargas especialmente graves
• Construcción de estructuras marítimas y subterráneas
• La introducción de soluciones adhesivas destinadas al funcionamiento en el ámbito de la química de la construcción
• El cemento Hz 40 es el componente principal en la preparación de soluciones expansivas e impermeables
• La producción de enlucido impermeabilizante también puede llevarse a cabo utilizando cemento de arcilla-tierra – el material se utiliza en la decoración de tuberías de agua, metro, en las juntas de las tuberías, y t.D.

La aplicación del cemento arcilloso en la construcción a medida

• Arreglo del solado (en algunos casos en los que existen requisitos especiales para el hormigón)
• Fase preparatoria del trabajo con alféizares
• Construcción de sótanos, sótanos de edificios (raramente)
• Reparación/reconstrucción de sistemas de ventilación, chimeneas en casas particulares.
• A menudo, en la construcción de chimeneas y hornos en viviendas, y otros tipos de dispositivos de calefacción, se utiliza cemento GC 40, cuyas características permiten garantizar las propiedades estructurales deseadas

Características de fabricación

La bauxita pura o la piedra caliza se utilizan para fabricar cemento aluminoso, que tiene propiedades muy específicas. Se añaden otros ingredientes a la mezcla para darle las cualidades deseadas. La fusión y la sinterización son los dos procesos principales utilizados para producir cemento. La calidad del coque, el contenido volumétrico de óxidos de hierro, la composición de la bauxita y la adición de ácido silícico influyen en el método elegido.

Fundición

La bauxita de primera calidad se combina con coque y piedra caliza para el proceso de fusión. Tras calentarse a la temperatura adecuada en recuperadores, esta mezcla se envía a hornos de camisa de agua refrigerados por agua, donde se funde alimentando aire a través de tuyeres. Después, la masa se envía a una trituradora para molerla tras pasar por una piquera y enfriarse en moldes de horno. Las trituradoras llevan instalados molinos multicámara. El combustible particulado es lo que mueve los hornos.

La mezcla se depura ocasionalmente de ácido silícico mediante el uso de fundición eléctrica, que funde el ferrosilicio. El proceso de fundición por arco, que utiliza hornos únicos de corriente alterna, se emplea ocasionalmente para crear cemento aluminoso de calidad excepcional. Las materias primas se transforman primero en gránulos o briquetas triturándolas, mezclándolas y dándoles forma. Aunque se calcina la bauxita y se utiliza un lote que contiene coque, la piedra caliza se calcina previamente.

La sílice del lote se reduce a silicio debido a las temperaturas extraordinariamente altas que pueden alcanzarse en los modernos hornos de arco eléctrico; el silicio se combina entonces con el hierro para formar ferrosilicio.

El cemento aluminoso también puede fabricarse en altos hornos, aunque el producto pierde resistencia rápidamente tras endurecerse.

Sinterización

En este método de producción se utilizan hornos convencionales con temperaturas relativamente bajas. Al principio, la mezcla se enfría gradualmente para que la gehlenita cristalice y se vuelva vítrea. En este caso, es fundamental que la temperatura durante el proceso de sinterización se mantenga por encima del nivel ideal para evitar la cristalización de los aluminatos cálcicos. Para evitar la formación de cristales de gehlenita, se diseñan sistemas de enfriamiento muy rápidos para garantizar que no aparezca vidrio en la composición acabada.

Cuando la mezcla sale del horno, las corrientes de vapor-aire la transforman en gránulos. Comparando el cemento aluminoso fabricado con este método con una sustancia que se enfría más lentamente, el primero presenta indicadores de resistencia superiores.

Composición y propiedades

Es importante tener en cuenta la composición del cemento aluminoso para comprenderlo mejor. El aluminato monocálcico de baja base, también conocido como CaO-A12O3, es el principal ingrediente de la mezcla. Durante el proceso de endurecimiento, se transforma en hidroaluminato dicálcico. Este tipo de cemento se presenta en dos variedades: bajo en cal (CaO< 40%) y de alta cal (CaO> 40%).

Los componentes químicos que forman el cemento aluminoso son los siguientes

• Óxido de hierro – del 5% al 15%
• Óxido de silicio – del 5% al 15%
• Óxido de calcio – del 35% al 45
• Óxido de aluminio – del 30% al 50%

También se añaden a la mezcla aluminatos, silicato dicálcico (que ralentiza el endurecimiento) y gehlenita como aditivo de lastre.

1) El cemento tiene unas excelentes cualidades aglutinantes y una gran resistencia una vez endurecido por completo, ya que los aluminatos de calcio están presentes en la mezcla. Sin embargo, aunque el cemento aluminoso se comporta de forma similar al cemento Portland, su proceso de endurecimiento implica la liberación de calor; el primer día se libera aproximadamente el 70% del calor, lo que resulta peligroso. El hormigón mostrará una resistencia dos o tres veces inferior a la estándar si la temperatura del aire es superior a +30 grados.

2) El cemento de alúmina presenta una fuerza y una resistencia superiores a los entornos agresivos, lo que da como resultado una piedra artificial más densa en comparación con el cemento Portland. Sin embargo, un entorno alcalino hace que dicho monolito se deforme rápidamente, por lo que no está permitido mezclarlo con yeso, cemento Portland o cal.

3) Este tipo de solución de hormigón tiene un ritmo de endurecimiento rápido; la mezcla empieza a solidificarse en 30 minutos y tarda 12 horas en terminar. Al igual que el cemento Portland, el cemento aluminoso fragua, pero alcanza su resistencia estándar en 72 horas en lugar de 28 días.

Cualidades del cemento de alúmina

• Resistencia a ambientes gaseosos, líquidos agresivos
• Capacidad para realizar trabajos a menos
• Rápido aumento de la resistencia
• Alta densidad del monolito creado
• Alto nivel de estabilidad térmica, lo que permite obtener soluciones refractarias

Estructura y tipos

Este tipo de cemento se divide en dos categorías principales: de composición normal y de alta alúmina, en función de la cantidad de impurezas presentes en el material. Después de setenta y dos horas, se establece el grado del cemento. La composición suele importarse en pequeñas cantidades a Moscú y sus alrededores, donde se vende en contenedores de 40-50 kg o en sacos especiales. El cemento aluminoso puede tener colores que van del verde al amarillo, pasando por el marrón y el negro, dependiendo de la cantidad de hierro presente en la mezcla, así como de la velocidad a la que se oxidan los constituyentes.

Los tres grados principales de cemento aluminoso -GC-40, GC-50 y GC-60- varían en su capacidad para tolerar cargas de compresión. La mezcla GC-40 se vuelve más resistente a partir de 22.5 (MPa tras 24 horas) a 40 MPa tras 72 horas de vertido. Esta es la marca más conocida, adecuada para una amplia gama de proyectos de construcción. El cemento utilizado en el sector de los combustibles y la energía tiene un índice de resistencia GC-50, que alcanza los 50 MPa. GC-60 es una mezcla con una resistencia de hasta 60 MPa que se utiliza en los sectores metalúrgico y de defensa.

Un ingrediente que debe utilizarse correctamente es el cemento aluminoso. Es mejor dejar el trabajo con la mezcla en manos de expertos. Cuando se mezcla cemento (a diferencia del cemento Portland normal, por ejemplo), es más difícil y lleva más tiempo debido a su alta viscosidad; sin embargo, una mezcla adecuada es esencial para la consistencia y longevidad del hormigón.

Dado que es casi imposible utilizar grandes volúmenes de hormigón rápidamente y que es imposible ralentizar el proceso de endurecimiento, la mezcla suele prepararse en pequeñas porciones. Es muy difícil trabajar con composiciones que empiezan a fraguar inmediatamente después de su preparación, lo que puede repercutir en la calidad de la estructura final.

El cemento aluminoso se utiliza con frecuencia para crear una variedad de mezclas expansivas y composiciones que se endurecen rápidamente. La composición y las proporciones de los componentes se calculan de forma independiente para cada una de estas soluciones. Normalmente, la mezcla se autocompacta y aumenta de volumen al endurecerse, compensando la retracción. Estas mezclas se crean combinando cemento aluminoso con diferentes aditivos.

• Cemento expansivo con yeso y escoria triturada – fragua rápidamente, se expande en el agua.
• Mezcla impermeable con mínima retracción: al cemento se le añade yeso hemihidratado y cal apagada, lo que permite obtener un material adecuado para su uso en trabajos de impermeabilización.
• Cemento impermeable expansivo: adquiere fuerza rápidamente, se utiliza para impermeabilizar esclusas de embarque, túneles, tuberías, piscinas, etc.d.

El cemento aluminoso, a veces denominado cemento de alta alúmina, es un material versátil y de fraguado rápido que encuentra aplicación en la construcción debido a sus cualidades especiales, que incluyen resistencia a los ataques químicos, endurecimiento rápido y alta resistencia temprana. Se utiliza con frecuencia en lugares que necesitan ser reparados rápidamente, como suelos industriales y carreteras, así como en lugares sometidos a calor extremo o productos químicos fuertes. Las numerosas variedades de cemento aluminoso, sus cualidades únicas y las características técnicas que permiten su utilización para una serie de aplicaciones especializadas se tratarán en este artículo.

Especificaciones

• Endurecimiento rápido – comienza a los 30-45 minutos, finaliza a los tres días.
• La liberación de grandes volúmenes de calor durante el proceso de endurecimiento, gracias a lo cual el cemento aluminoso puede utilizarse a temperaturas de hasta -10C.
• Mayores características de resistencia tanto a bajas como a altas temperaturas.
• Resistencia al fuego – hasta +1300-1700 C.
• Alta densidad (pocos poros en la estructura).
• Muy alta resistencia.
• Resistencia a medios gaseosos y líquidos, corrosión, compuestos sulfurosos de magnesio y calcio, cloruros de metales alcalinos.

Con sus propiedades y cualidades únicas, el cemento aluminoso es un material que puede utilizarse para una gran variedad de aplicaciones especializadas. Su rápido fraguado y su alta resistencia inicial lo hacen especialmente útil para proyectos de construcción de rápida ejecución, como reparaciones de emergencia y construcciones de invierno.

El cemento aluminoso no sólo fragua y se endurece rápidamente, sino que también tiene una resistencia excepcional a los productos químicos agresivos y a las altas temperaturas. Por ello, es la opción perfecta para hormigones refractarios, que se utilizan en hornos y otros entornos industriales de alta temperatura. Gracias a su resistencia química, el cemento puede utilizarse en entornos con presencia de ácidos o sulfatos.

El cemento aluminoso tiene muchas ventajas, pero debe utilizarse correctamente para evitar problemas como la conversión, que con el tiempo puede reducir la resistencia. Para que las estructuras de cemento aluminoso funcionen y perduren en el tiempo, es fundamental que el diseño de la mezcla y los métodos de aplicación sean adecuados.

En definitiva, el cemento aluminoso es un instrumento útil para el sector de la construcción, ya que da respuesta a situaciones difíciles en las que el cemento Portland normal no funcionaría tan bien. Los profesionales pueden utilizar plenamente este material especializado para lograr resultados de construcción satisfactorios y duraderos si conocen sus propiedades y aplicaciones.

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