microscopia del clinker
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MICROSCOPIA DEL CLINKERMICROSCOPIA DEL CLINKER
• Es una herramienta que nos ayuda aevaluar el comportamiento intermedio depla fabricación del cemento en la fase delclinker Siendo el clinker una roca artificialclinker. Siendo el clinker una roca artificialproveniente de la combinación y procesosde rocas naturalesde rocas naturales.
COMPONENTES DEL CLINKER
• 1. Caliza• 2 Componentes de Arcilla2. Componentes de Arcilla• 3. Componentes Correctores
CALIZACALIZA
E b t d l i ( C CO3)• Es un carbonato de calcio ( CaCO3),siendo las formas mas puras de la calizael espato calizo (Calcita).
• Su estructura cristalina es de grano fino.g• Su dureza esta comprendida entre 1.8 a
3 0 de la escala de Mohs3.0 de la escala de Mohs.• Su peso especifico varia de 2.6 a 2.8• Color generalmente gris.
TIPOS DE CALIZA DEACUERDO TIPOS DE CALIZA DEACUERDO
C t idAL CONTENIDO DE CaCO3AL CONTENIDO DE CaCO3
ContenidoCaCO3
C li d l j 96 100%Caliza de alto porcentaje 96-100%Caliza margosa 90-96%Marga calcarea 75-90%Marga 40-75%Marga arcillosa 10-40%Arcilla margosa 4-10%gArcilla 0-4%
COMPONENTES DE ARCILLACOMPONENTES DE ARCILLA
• Es la segunda materia prima importantepara la fabricación del cemento. Lasparcillas en esencia son productos demeteorización de silicatos de los metalesmeteorización de silicatos de los metalesalcalinos y alcalinotérreos.
COMPONENTES CORRECTORES
• Los componentes correctores se añadenen el caso de que las materias primasq pdisponibles no contienen en cantidadsuficiente uno de los químicamentesuficiente uno de los químicamentenecesarios en el crudo Ej:
• El mineral de Hierro
COMPONENTES QUÍMICOS APROXIMADOS DEL CLINKER
SiO2 16 - 26%AL2O3 4 - 8%Fe2O3 2 - 5%Mn2O3 0 - 3%TiO2 0 - 0,5%CaO 58 - 67%M O 1 5%MgO 1 - 5%K2O+Na2O 0 - 1%SO3 0 1 2 5%SO3 0,1 - 2,5%P2O5 0 - 1,5%
ESQUEMA DE CONDICIONES Y ESQUEMA DE CONDICIONES Y REACCIONES EN UN HORNO ROTATORIO REACCIONES EN UN HORNO ROTATORIO
TÍPICOTÍPICOSalida de GasesMateria Prima Formación de
C t I i i lFormación de Material
d tid
Agua Libre DescomposiciònArcilla Descomposiciòn
Caliza
Componentes Iniciales derretido
Formación deC3S
Formación Inicialde C2S
Zona deDeshidratación
Z d C l i ióSalida
Cli k
1450 C
Zona de CalzinaciónZ. de Formación
de Clinker Zona deEnfriamiento Emparrillado
de Enfriamiento
Clinker
Temp. Gas450 C 800 C 1200 C 1350 C 1550 C
Temp. DeAlimentaciòn
450 C
50 C 600 C 1000 C 1350 C 1450 C
ETAPA DE CLINKERIZACIÓNTemperatura máxima
T d
Tiempo de horneado
T dTasa decalentamiento
Tasa deenfriamiento
COMPOSICIONES DE LOS CEMENTOSCOMPOSICIONES DE LOS CEMENTOSCemento Valor C3S C2S C3A C4AF CaSO4 CaO MgO P. I.
Máx. 67 31 14 12 3,4 1,5 3,8 2,3Ti I Min. 42 8 5 6 2,6 0 0,7 0,6
Medio 49 25 12 8 2,9 0,8 2,4 1,2Máx. 55 39 8 16 3,4 1,8 4,4 2Min 37 19 4 6 2 1 0 1 1 5 0 5
Tipo I
Tipo II Min. 37 19 4 6 2,1 0,1 1,5 0,5Medio 46 29 6 12 2,8 0,6 3 1Máx. 70 38 17 20 4,6 4,2 4,8 2,7Min. 34 0 7 6 2 2 0 1 1 1 1
Tipo II
Tipo III Min. 34 0 7 6 2,2 0,1 1 1,1Medio 56 15 12 8 3,9 1,3 2,6 1,9Máx. 44 57 7 18 3,5 0,9 4,1 1,9Min. 21 34 3 13 2,6 0 1 0,6
Tipo III
Tipo IVMedio 30 46 5 13 2,9 0,3 2,7 1Máx. 54 49 5 15 3,9 0,6 2,3 1,2Min. 35 24 1 6 2,4 0,1 0,7 0,8Tipo V
Medio 43 36 4 12 2,7 0,4 1,6 1
Desarro llo de Res is tenc ias de los d iferentes com puestos de l cem ento .com puestos de l cem ento .
6 0
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T iem po en d ìasC3S C2S C3A +CSH2 C4A F+CSH2
MÉTODOS DE MICROSCOPÍA DEL CLINKER Y EL
CEMENTO PORTLAND.SECCIONES DELGADAS SECCIONES PULIDAS MONTAJES DE PARTICULASSECCIONES DELGADAS SECCIONES PULIDAS MONTAJES DE PARTICULAS
Luz Transm itida Luz Reflejada Luz Transm itida
Clinker y CementoPorosidad ++ ++ oAlkali-Sulfato o ++ oPericlasa o ++ oCal libre o ++ ++Al i t t i l i ++Alum inato tricalcico o ++ oAlkali Alum inato + ++ +Ferrita + ++ +Alita ++ ++ ++Belita ++ ++ ++Belita ++ ++ ++Hierro metálico + ++ ++Sulfato de calcio + ++Portlandita ++ ++ ++Material crudo ++ o +Material crudo ++ o +Rocas de Cantera ++ o +Puzolanas ++ ++ ++o No recomendado.+ Recomendado, pero algo difícil, requiere más entrenam iento. Recomendado, pero algo difícil, requiere más entrenam iento.++ Recomendado, relativamente fácil.Nota: Una sección ultra-delgada y pulida bien hecha, perm ite la combinacíon de observaciones en luz transm itida y reflejada a veces simultáneamente, es probablemente el mejor método para todas las fases, ceniza volante, rocas de cantera y clinkers.Tomado de: Campbell, Donald H., 1999. Microscopical Examination and Interpretation of Portland Cement and Clinker
PREPARACIÓN DE LA MUESTRA PARA ANÁLISIS MICROSCÓPICO• Las muestras pueden ser puntuales o
muestras composito de clinker.p• Se toma una muestra representativa y se
somete a homogenización y cuarteo hastasomete a homogenización y cuarteo hastareducirla aproximadamente a 5 kg.
• La muestra representativa la sometemosa una distribución granulométrica.a una distribución granulométrica.
GRANULOMETRÍA DEL CLINKERGRANULOMETRÍA DEL CLINKER
• Empleamos las mallas ¾” , 3/8” , No 4 , No 8 , Fondo,
• Para determinar el porcentaje retenido en cada mallacada malla.
• Donde emplearemos los porcentajes retenidos de cada malla para convertirlos en pesos de la muestra de clinker.en pesos de la muestra de clinker.
EJEMPLO DE GRANULOMETRÍA
Masa Retenida PorcentajeDenominacion en Retenido
Abertura del TamizDenominacion en Retenido
Estandar Gramos19,00 3/4" 1250 25%(mm)
9,45 3/8" 1320 26,40%4,75 No 4 890 17,80%2,36 No 8 1180 23,60%, ,
Fondo 360 7,20%
Total 5000 100%Total 5000 100%
PREPARACIÓN DE LA MUESTRA DE CLINKERMUESTRA DE CLINKER
SELECCIONADAPorcentaje MuestraSELECCIONADA• Las cantidades a emplear en nuestra
Porcentaje Muestra Retenido Empleada de
Clinker25% 25 gr
26 40% 26 4 grpreparación de la muestra las
26,40% 26,4 gr17,80% 17,8 gr23,60% 23,6 gr7,20% 7,2 gr
sometemos a una trituración manual y
Abertura del Tamiz
100% 100 gr
luego tamizamos empleando las mallas Denominacion
Estandar
Abertura del Tamiz
(mm)No 16 y No 30 1,19 No 16
0,6 No 30
( )
EMPROBETAMIENTO DE LA MUESTRA DE CLINKER
• 1. Preparamos una cápsula cilíndrica conresina donde va confinados los 100 gr declinker.
• 2. Cortamos con una sierra con discodiamantado la cápsula con el clinker
• 3. La cara de la probeta expuesta con clinker la3. La cara de la probeta expuesta con clinker lasometemos a pulimentó empleando inicialmentelijas finas y luego paños impregnados conlijas finas y luego paños impregnados conalcoholes libres de H2O y viscosos (Propilenglicol)Propilenglicol)
ATAQUES QUÍMICOS PARA EL REVELADO DE LAS FASES
MINERALÓGICAS DEL CLINKERMINERALÓGICAS DEL CLINKER• 1. Nital: Ácido Nitrico diluido en alcohol al1. Nital: Ácido Nitrico diluido en alcohol al
1% ( Nos revela el C3S y el C2S).• 2 H2O: ( nos revela la cal libre en colores• 2. H2O: ( nos revela la cal libre en colores
fuertes y vivos).3 KOH S C t ió l• 3. KOH + Sacarosa: Concentración al 10% nos revela la fase Intersticial ( C3A + C4AF)C4AF)
ANÁLISIS CUANTITATIVOANÁLISIS CUANTITATIVO
• Realizamos un barrido total de la probetacon clinker. Donde en cada intersecciónde la reglilla o cuadricula existente en unode los oculares del microscopio vamosde los oculares del microscopio, vamoscontando cuantas fases se presentan.
ANALISIS EN LA EVALUACIONANALISIS EN LA EVALUACION DEL CLINKER
• ANALISIS • ANALISIS CUANTITATIVO CULITATIVO
ANÁLISIS CUANTITATIVOANÁLISIS CUANTITATIVO• Realizamos un barrido total de la probeta con clinker.
Donde en cada intersección de la reglilla o cuadriculaexistente en un de los objetivos del microscopio vamosexistente en un de los objetivos del microscopio vamoscontando cuantas fase de clinker se presentan.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
FORMATO PARA EL CONTEO DE FASESFASES
• El contero de fases lo podemos realizar C3S C2S C3A C4AF CaOL MgO Poros
4 3 1 1 0 0 15 2 0 0 1 0 2manualmente o con
un contador mecánico
5 2 0 0 1 0 29 0 0 1 0 0 03 4 0 1 1 1 02 1 1 0 1 0 56 3 1 0 0 0 0
bacteriológico6 3 1 0 0 0 02 3 1 1 0 0 37 1 0 0 18 1 13 1
Total = 3000 Puntos o fases
CÁLCULOS PARA DETERMINAR EL ANÁLISISDETERMINAR EL ANÁLISIS
CUANTITATIVOCUANTITATIVO• Debemos tener en
cuenta las Fase DensidadC3S 3 13densidades de cada
fase del Clinker.C3S 3,13C2S 3,07
• Los poros es una fase del clinker pero su
,C3A 3,04
C4AF 3 77porcentaje cuantitativo se
C4AF 3,77CAOL 3 32
determina de forma distinta.
CAOL 3,32MgO 3,58
EJ: DETERMINACIÓN CUANTITATIVA DEL PORCENTAJE DE FASES DEL
CLINKERCLINKERC3S C2S C3A C4AF C OL M O P TOTALC3S C2S C3A C4AF CaOL MgO Poros TOTAL1150 780 380 294 14 2 380 3000
Densidad
C3S = 1150 => 43,89 x 3,13 = 137,38 => 43,31C2S = 780 => 29,77 x 3,07 = 91,39 => 28,81C3A = 380 => 14,50 x 3,04 = 44,08 => 13,90C4AF = 294 => 11 22 x 3 77 = 42 30 => 13 34C4AF = 294 => 11,22 x 3,77 = 42,30 => 13,34CaOL = 14 => 0,53 x 3,32 = 1,76 => 0,55MgO = 2 => 0,08 x 3,58 = 0,29 => 0,09
TOTAL 2620 317,20 100%
DETERMINACIÓN CUANTITATIVADETERMINACIÓN CUANTITATIVA DEL PORCENTAJE DE POROS
C3S C2S C3A C4AF CaOL MgO Poros TOTAL
1150 780 380 294 14 2 380 = 3000+
3000 => 100%380 x
x = 12,67%
ANÁLISIS CUALITATIVO
• Para la realización de este análisis solo setoman en cuenta las tres fracciones enporcentaje retenido mas representativas ysiempre la sumatoria de estas fracciones debeser mayor al 65 %
• Todas las fases del clinker incluyendo los porosse analizan por independiente.
• También se debe realizar un análisis previo alTambién se debe realizar un análisis previo almicroscópico que es el macroscópico.
ASPECTOS QUE SE DEBENASPECTOS QUE SE DEBEN TENER EN CUENTA EN UNTENER EN CUENTA EN UN ANÁLISIS CUALITATIVO EN
MICROSCOPIA DEL CLINKER
Alita Belita Cal Libre Fase Intersticial Periclasa PorosidadC3S C2S CaOL C3A+C4AF MgOg
Tamaño del Cristal Tamaño del Cristal Tamaño del Cristal Grado de Cristalizacion Tamaño del Cristal Tamaño del PoroCristalizado
Forma del Cristal Grado de Cristalizacion Tamaño de los Nidos Semi-cristalizado Forma del Cristal Forma del PoroRedondo Donde estan los Cristales Vitrea Regular Individualizado
Semi-Digitado Dendritico Interligado oDigitado Forma del Nido Intercomunicado
Donde estan los CristalesTamaño de los Nidos Regular
Donde estan los Cristales Irregular
Forma del NidoD d l C i lDonde estan los Cristales
Regular (Cluster)Irregular
MICROFOTOGRAFÍAS DEL CLINKER
• C3S E idi i lEquidimensional.
• Zona intersticial bien definida donde los cristales de C4AF se observan de color carmelito.
• Cristales de C2S en estado digitado.g
MICROFOTOGRAFÍAS DEL CLINKER
• Cristales de C3S l lcolor azul.
• Cristales de C2S redondeados color amarillo.
MICROFOTOGRAFÍAS DELMICROFOTOGRAFÍAS DEL CLINKER
• Fase intersticial de (C3A C4AF) bi(C3A y C4AF) bien definida color café.
MICROFOTOGRAFÍAS DEL CLINKER
• Cristales de C3S color azul.
• Cristales de C2S redondos colorredondos color amarillo.
• Fase intersticial• Fase intersticial definida entre C4AF y C3Ay C3A.
• Presencia de poro con forma reg larcon forma regular no interligado.
MICROFOTOGRAFÍAS DEL CLINKER
• Cristales de C3Scolor amarillo.
• Fase intersticialcristalizada. No haycristalizada. No haydefinición entre elC3A y el C4AF.C3A y el C4AF.
• Presencia decristales de belitacristales de belitaredondeados degran tamaño congran tamaño conlamelas.
MICROFOTOGRAFÍAS DEL CLINKER
• Presencia de C3S dC3S de gran tamaño
ib li ticanibalistico color azul.
MICROFOTOGRAFÍAS DELMICROFOTOGRAFÍAS DEL CLINKER
• Cristales de belitai i i den inicio de
digitación.• C3A y C4AF bien
definidos.
MICROFOTOGRAFÍAS DEL CLINKERCLINKER
• Cristales de C3S l lcolor azul con
presencia de poca f i t ti i lfase intersticial y poros interligados.
MICROFOTOGRAFÍAS DEL CLINKERCLINKER
• Abajo nido de beiltas.• En el centro en color
azul: cristales de C3S con poca fase intersticial.
• Arriba izquierda:Arriba izquierda: cristales de cal libre en nidos con formaen nidos con forma irregular y sin contorno definido.contorno definido.
MICROFOTOGRAFÍAS DEL CLINKERCLINKER
• Nido de C2S en f l d lforma alargada, color azul.
• Cristales de C3S color café.
MICROFOTOGRAFÍAS DEL CLINKERCLINKER
• Cristales de C2S de gran tamañogran tamaño
• Cristales de C3S equidimensionalesequidimensionales bien definidos color café oscurocafé oscuro.
• Fase intersticial vitrea indicativa devitrea indicativa de un buen enfriamiento secundariosecundario.
MICROFOTOGRAFÍAS DEL CLINKER
• Cristales de alitaCLINKER
Cristales de alita equidimensionales de coloraciónde coloración amarillo. En la parte inferior se nota uninferior se nota un poro.
• Cristales redondos• Cristales redondos de belita color café oscurooscuro.
• Fase intersticial donde se notandonde se notan algunos cristales de C4AF color café
MICROFOTOGRAFÍAS DEL CLINKERCLINKER
• Cristales de C3S y C2S i t dC2S sin ataque de revelación (color bl )blanco).
• Fase intersticial color café bien definida.
MICROFOTOGRAFÍAS DEL CLINKERCLINKER
• Cristales de C3S ib lí ti dcanibalísticos de
gran tamaño, ñ d dacompañados de
belita secundaria.
MICROFOTOGRAFÍAS DEL CLINKERCLINKER
• Cristales de C3Si t í isin ataque químico
de revelaciónd d d tdonde se denotaun rosario de belita
d isecundaria.
MICROFOTOGRAFÍAS DEL CLINKER
• Cluster de C2S i di ti dindicativo de una deficiencia en
li d ilí imolienda silícica.
MICROFOTOGRAFÍAS DEL CLINKER
• Cristales de periclasa enpericlasa en forma dendrítica color rosadocolor rosado pálido provenientes deprovenientes de caliza dolomítica.