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La marcha de las reacciones con relación a la curva de temperatura en el horno es la siguiente:

Hasta 100 ºC, evaporación del agua libre en un proceso endotérmico. A partir de 500 ºC, deshidroxilación de los materiales arcillosos, en proceso endotérmico.

De 575 ºC a 890 ºC, disociación del carbonato de calcio acompañada por una serie de reacciones en estado sólido con los componentes de la mezcla, la cual lleva a la formación de silicato dicálcico -Belita-. La disociación del carbonato de calcio es una reacción endotérmica, pero la formación de Belita es exotérmica.

De 900 ºC a 1 200 ºC, reacción del óxido de calcio, formado con los aluminatos y silicatos en estado sólido, en una serie de reacciones exotérmicas en los que intervienen también los álcalis y el óxido de magnesio. La difusión controla las reacciones. Aparecen los primeros eutécticos.

La homogeneidad y finura de la mezcla cruda con la que se alimenta el horno, favorece la difusión del ión calcio.
A partir de 1 320 ºC el proceso es endotérmico. Aparece la fase líquida ferrítica en la cual el silicato dicálcico (Belita) previamente formado, se combina con el óxido de calcio para formar silicato tricálcico (Alita). La difusión en fase líquida, pero en sistema heterogéneo, controla la reacción, y el nivel de óxido de calcio no combinado disminuye rápidamente al aumentar la temperatura hasta alcanzar 1 450 ºC, donde la aparición de los aluminatos de calcio como fase líquida, controla la viscosidad del magma.

En el diagrama de equilibrios que relaciona: SiO2 ; CaO; Al2O3 y Fe2O3 , deberá también tenerse en cuenta la existencia de elementos menores: Mg; K; Na; Ti; Mn y Si, que provocarán modificaciones en las redes cristalinas de los productos formados. Las alteraciones del retículo cristalino de los silicatos di y tricálcico, son favorables para las propiedades hidráulicas del cemento portland final.

La génesis del clinker de cemento portland, se asemeja a un proceso geológico de metamorfismo de alto grado, de sedimentos calcáreos y arcillosos íntimamente mezclados, con reacciones en estado sólido y semifundido de la masa, dando origen a nuevos minerales.

Mineralógicamente hablando, los gránulos de clinker están formados por una masa de cristales microscópicos encastrados en una masa vítrea.

Los componentes cristalinos son los silicatos di y tricálcico que aparecen también como fenocristales en el vidrio formado por el aluminato y el ferroaluminato de calcio, que en parte también suelen aparecer en estado microcristalino.

El porcentaje de fase vítrea es variable según la velocidad de enfriamiento que ha sufrido el clinker, pudiendo - en el caso límite- desaparecer, por haber cristalizado totalmente los aluminatos y ferroaluminatos de calcio. Por razones que hacen al comportamiento posterior del cemento durante su hidratación, es conveniente conservar un porcentaje de fase vítrea.

La observación con microscopio mineralógico, de superficies pulidas de clinker con luz reflejada, atacando la superficie con reactivos apropiados, permite diferenciar claramente los componentes formados en grandes cristales bien definidos, en el
seno de la masa intersticial.

La "Alita" a los efectos tecnológicos, está homologada como el silicato tricálcico puro, aunque difiere en su estructura y polimorfismo. Presenta hasta 3% de componentes menores, sustituyendo el Ca ó Si dentro del retículo. Son cristales
de aproximadamente 50 mm, en secciones prismáticas, con contornos rectangulares o hexagonales.

La "Belita", a los efectos tecnológicos, está homologada como el silicato dicálcico. Presenta un polimorfismo denominado Alfa, Beta y Gamma. En el clinker se encuentra estabilizada en la forma de Beta por la inclusión de iones extraños en la red cristalina. La forma Alfa que es estable a 1 420 ºC, se transforma en Beta durante el proceso de enfriamiento dentro del horno.
Los cristales son de aproximadamente 30 mm, de forma redondeada, a veces dispersos y otras agrupados en zonas.

La Belita secundaria, que aparece orlando los cristales de Alita cuando la descomposición es suficientemente intensa, adopta la forma ameboide.

La Celita, que constituye la materia intersticial, se diferencia en: clara, que está homologada como el ferroaluminato tetracálcico, y oscura, que está homologada como el aluminato tricálcico.

Quedan además mezclas eutécticas estables y semejantes a sustancias o compuestos puros.

 
 

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