03 - química del cemento

QuímicaQuímica deldel CementoCemento, , Manufactura Manufactura y y

CaracterizaciónCaracterización

2 Quïmica del Cemento

ObjetivosAl Final de este modulo los estudiantes seran capaces de:

l Describir el proceso de manufactura del cemento

l Entender los efectos de los componentes de cementacion individuales

l Entender el efecto de los parametros de fabricacion

l Describir el proceso de hidratacion

l Podran explicar los efectos volumetricos durante la hidratacion

l Entenderan la retrogresion del cemento, los efectos del tiempo y la resistencia a los sulfatos


Cemento Portland

l Definición:– Es una mezcla heterogénea de materiales arcillosos y

calcáreos, más otros materiales que contienen sílica, aluminio y materiales de hierro, que son quemados a temperatura de “clinker”, (1500°C). Esta mezcla se enfría, se muele y el resultado es Clinker

– El cemento Portland es un cemento de tipo hidráulicocuyo desarrollo compresivo es el resultado de un proceso quimico de hidratación.


l Materia Prima:

Calcáreos - 2 Partes Arcilláceos - 1 ParteCarb. de Calcio (CaCO3) ArcillasRocas de Cemento ShalesTiza Slate and MudstoneMarmol Blast furnace slagCoral Puzolanas (fly ash)Residuos de Alkali Rocas de Cemento

Se los muele y se los calienta a temperatura de tratamiento en el horno (kiln) a 1500oC

Materiales del Cemento y Procesamiento


Minas de Carbonato Calcico

Courtesy of TXI Energy Services


Preparación de la Materia Prima

l Proceso Seco– Molienda y Mezcla de los materiales, en SECO – Proceso más barato – Clinker de menor calidad


Preparación de la Materia Prima

l Proceso Húmedo – Molienda y Mezcla de materiales en lechada – Proceso costoso debido al combustible requerido para evaporar

el agua– Calidad de Clinker más uniforme


Almacenamiento y Mezclado de lasMaterias Primas Pulverizadas



Proceso de Quemado

ll Mezcla precalentadaMezcla precalentada eses enviadaenviada al al hornohorno rotatoriorotatorio (kiln)(kiln)–– La La mezcla mezcla se se quema hasta fusión parcial quema hasta fusión parcial a @ 1500a @ 1500ooC (2700C (2700ooF) F) –– ComplejasComplejas series de series de reaccionesreacciones tomantoman lugarlugar en el en el hornohorno y y entoncesentonces

loslos materialesmateriales crudoscrudos son son convertidosconvertidos en “CLINKER”en “CLINKER”


Horno Rotativo o Kiln



Proceso de Quemado / Tratamiento Térmico

Rango de Perfil deTemperatura Reaccion

Hasta 200 Evaporacion200 a 800 Precalentamiento800 a 1100 Dehydroxylation

1100 a 1300 Reacciones exotermicas1300 a 1500 Sinterizacion1500 a 1250 Enfriamiento

Reacción en las zonas del horno rotatorio


l CLINKER - Molienda y calentamiento en el kiln a 1500o C

CLINKER

C3S : Silicato Tricalcico C2S : Silicato Dicálcico C3A : Aluminato Tricalcico C4AF : Alumino ferrato TetracalcicoCa + Mg Oxidos, Ca(OH)2, CaCO3, Na2NO4. etc.

Enfriamiento controlado hacia una segundamolienda



Dentro del Horno



Proceso de Enfriamientol Tasa de Enfriamiento: Lento (4-5oC/min)

– C3A y C4AF desarrollan un alto grado de cristalinidad – Cristales de C3S y C2S se convierten en altamente ordenados – Magnesio libre forma cristales periclásicos Resultado: Menos hidráulicamente activo con tamaño de partículas

grande Se requiere menos energía durante el proceso de molienda El esfuerzo a la compresión se desarrolla más rápidamente (3-7

días)Esfuerzo compresivo a largo plazo es más rápido (28 días)Más baja resistencia a sulfatos

ALTO GRADO DE EXPANSIVIDAD


Proceso de Enfriamiento

l Tasa de enfriamiento: Rápida (18-20oC/min)– C3A y C4AF permanecen en fase cristalina – C3S y C2S permanecen altamente ordenados – Magnesio libre permanece en fase cristalina– Resultado: Más hidráulicamente activa con tamaño de partícula

relativamente pequeña – Más energía requerida durante el proceso de molienda – Más pronto desarrollo de esfuerzo compresivo temprano (3-7

días)– Más alto desarrollo de esfuerzo compresivo (28 días)– Más resistencia a sulfatos. Magnesio libre (MgO) es menos activo

EXPANSIVIDAD ES MENOS PROBABLE


Efectos de Enfriamiento

l Tasas de Enfriamiento y efectos– La calidad del Clinker y del cemento terminado depende

de la tasa de enfriamiento

l La mejor forma:– 1 ) Enfriar lentamente hasta +/- 2,282 oF (1,250 oC), (7-9

oF/min)– 2 ) Enfriar rápido 32-36 oF/min (18 - 20 oC/min)


Sistema de Enfriamiento del Clinker



l Yeso (Gypsum)Añade 3 - 5% Yeso (Ca.SO4.2H2O) o mezcla de Yeso

+Sulfato de Calcio semihidratado (CaSO4.1/2H2O)

o Anhidrato (CaSO4)

Se pulveriza la mezcla y se la vuelve a mezclarl Cemento PORTLAND

C3S + C2S + C3A + C4AF + CaSO4.2H2O + CaO + MgO + (Na2SO4 + NaKSO4 + CaK2(SO4)2, or K2SO4)

(dependiendo del cemento)



Molienda Final



a. Diagrama de flujo del proceso

b. Distribución del tamaño de la partícula

0

20

40

60

80

100

100 10 1

%

Cum

ulat

ive

Mas

s %

EQUIVALENT SPHERICAL DIAMETER, µm

Operaciones de Molienda y Almacenaje


Sistema de Distribucion y Almacenaje



Efectos del Proceso de ManufacturaPasos en las Propiedades del Cemento

Proporcionamiento de Materiales Crudos

Material Conc. % Muy Bajo Muy Alto

CaO 65 Bajo esf. Comp. Expans., RompimientoSiO2 22 Rapido frague Lento fragueAl2O3 5 Aumentada tem. Rápido frague

para el quemado Fe2O3 4 Rápido FragueMgO 1 Expansividad (>5%)


Proceso de Enfriamiento

Enfriamiento Lento EnfriamientoRápidoPermite cristalización de Clinker Permite formación de

Cristales Asegura mejor molienda Clinker difícil de moler Más C3A + MgO para cristalizar Previene formación Beta de

C2SProduce alpha C2S (casi inerte) Causa que se forme menos

C3A + MgO



Proceso de Molienda y Adición de Yeso

Molienda Fina La Proporción del Cemento Reactivo AumentaLa Tasa de Hidratación Aumenta El Esfuerzo Compresivo es mas alto

Yeso Adición Controlada DifícilSulfato de calcio semihidratado Conduce a períodos más cortos de hidrataciónMuy poco yeso produce problemas de gelación



Estructura del Grano del Clinker

l C3S: Mayor Componente

l C2S: Segundo másabundante, pero muy bajareacción

l C3A: La más baja reacción, se hidrata rápidamente

l C4AF: Fase Intersticial, altamente reactiva

C3A: Tricalcium Aluminate3CaO.Al2O3

C4AF: Tetracalcium Aluminoferrite

4CaO. .Al2O3 .Fe2O3

C3S: Tricalcium Silicate3CaO.SiO2

C2S: Dicalcium Silicate2CaO.SiO2


Efectos de los Mayores Componentesdel Clinker

ll FaseFase SilicatoSilicato:

ll C3S, C3S, SilicatoSilicato TricálcicoTricálcico

–– Es el mayor Es el mayor componentecomponente en el en el cementocemento ((formado formado de de CaOCaO y SiO2)y SiO2)

–– Se Se hidratahidrata másmás rápidamenterápidamente queque el C2S (el C2S (controlacontrola elel tiempotiempo deldel fraguadofraguado))

–– ContribuyeContribuye a a todostodos loslos pasospasos del del esfuerzoesfuerzo compresivocompresivo

ll C2S, C2S, SilicatoSilicato DicálcicoDicálcico

–– FormadoFormado de de CaOCaO y SiO2y SiO2

–– Se Se hidratahidrata muymuy lentamente con lentamente con másmás bajobajo calorcalor de de hidratación hidratación

–– AfectaAfecta esfuerzoesfuerzo compresivocompresivo a largo a largo término término


Efectos de los Mayores Componentesdel Clinker

ll Fase Fase de de AluminioAluminioll C3A, C3A, AluminatoAluminato TricálcicoTricálcico

– Formado de CaO y Al2O3– Se hidrata más rápidamente y produce el más alto calor de hidratación – Juega un papel importante en:

l Temprano esfuerzo compresivo l Comportamiento reológico de la lechada l Control del tiempo de fraguado y bombeabilidad

– El C3A hidratado es fácilmente atacado por sulfatos ll C4AF, C4AF, AluminoAlumino ferratoferrato tetracálcicotetracálcico

– Está formado de CaO, Al2O3 y Fe2O3– Da color al cemento – Tiene poco efecto en las propiedades del cemento fraguado – Produce bajo calor de hidratación


Hidratación de C3S & C2Sl 2C3S + 6H C3S2H3 + 3CH (Rápido)

l 2C2S + 4H C3S2H3 + CH (Lento)

l 2C3S + C2S + H2O C-S-H GEL + PORTLANDITE (Ca(OH)2)

– C3S mayor constituyente (hasta 60 - 65 %)

– C2S normalmente menos de 20%

– C3S hidrata mucho más rápido que el C2S

– C-S-H gel + 70% cemento hidratado y es el principal material de adherencia


Etapas Etapas de de HidrataciónHidratación

Hidratación de C2S y C3S


Efecto de la adición de yeso en la tasa de hidratación:

•Sin Yeso

•2C3A + 27H C2AH8 + C4AH19

•C2AH8 + C4AH19 2C3AH6 + 15H FLASH SET

•Con Yeso

•2C3A + 3CSH2 + 26H C3A + 3CS + 32H

C3A + yeso + agua Ettringite

•Todo el Yeso Consumido

•C3A.3CS.32H + 2C3A + 4H C3A. CS.12H

Hidratación de C3A y C4AF


0

10

20

30

40

50

60

0 4 5 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96 100

104

108

112

116

120

I. Período de PreinducciónII. Período de InducciónIII. Período de Aceleración

IV. Período de DeceleraciónV. Período de Difusión

Nota: T.T. Thickening timeM.T. Mixing time

min hrs dias

Tiempo de Hidratacion

II IIII IIIIII IVIV VV

T.T.T.T.

M.T.M.T.Ra

te o

f Hyd

ratio

n

Hidratación del Cemento Portland


Hidratación del Cemento PortlandPERIODO DE PREPERIODO DE PRE--INDUCCIONINDUCCION

l Dura entre 30 sec - 4 mins (justo después de la mezcla del cemento)

l Reacción altamente exotérmica

– Se forma un gel inicial C-S-H gel sobre las superficies de C3S

– Ettringite se forma y precipita encima de las superficies de C3A

l Las reacciones de hidratación son reducidad porque:

- C3A es inhibido por la formación de ettringita

- C3S es inhibido por la formación de la película C-S-H gel

- C2S y C4AF son naturalmente reacciones lentas

l La concentración de Ca(OH)2 empieza a incrementar


Hidratación del Cemento PortlandPERIODO DE INDUCCIONPERIODO DE INDUCCIONBaja actividad de hidratación y la liberación de calor cae l Concentración de iones Ca2+ y OH- incrementa hasta su saturación

respecto a Ca(OH)2l Nivel crítico de supersaturación de iones Ca2+ y OH- es alcanzado; Ca(OH)2

empieza a precipitar l El período termina con el incremento en la actividad de hidratación y

generación de calor – El cambio en el gel C-S-H permite que la hidratación C3S continue – El yeso se termina y la hidratación del C3A reinicia rápidamente

l Solamente un pequeño porcentaje de C3S se hidrata durante este período


Hidratación del Cemento PortlandPERIODO DE ACELERACIONPERIODO DE ACELERACION

l Hidratación ocurre más rapidamente (Todavía hay C3S disponible parareaccionar)

l Ca(OH)2 sólido cristaliza de la solución

l El hidratado se interelaciona y crece, decreciendo la porosidad

l Una red es formada y el esfuerzo compresivo se empieza a formar

PERIODO DE DESACELERACION PERIODO DE DESACELERACION

l La porosidad del sistema disminuye cuanto más hidratos son formados

l Difusión de agua a través de las capas de los hidratos es reducida

l Transporte de especies ionicas es incrementado

l La tasa de hidratación desacelera



PERIODO DE DIFUSIONPERIODO DE DIFUSIONLa La hidrataciónhidratación continua continua muymuy lentamente lentamente

ll ReducciónReducción en la en la tasatasa de la de la evoluciónevolución del del calor calor

ll EspesamientoEspesamiento de de loslos productosproductos de la de la hidrataciónhidratación alrededoralrededor de de laslas fasesfases del del cementocemento = = ReducciónReducción de la de la porosidad porosidad

ll No No ocurrenocurren mayoresmayores cambioscambios estructurales estructurales

ll HidrataciónHidratación total total nuncanunca eses alcanzadaalcanzada bajobajo condicionescondiciones ambientales ambientales


THE MULTICOMPONENT SYSTEM

0

2

4

6

8

10

121 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Time of Hydration

Rat

e o

f E

volu

tio

n

Dissolution: Ettringiteand C-S-H gel formation

Increase Ca++and OH- concent.

Formation ofC-S-H & CH

Formation ofMonosulfate

DiffusionControlledReaction

Final Set

Initial Set

min.hours

days



0

50

100

150

200

250

0 5 10 15 20

Hydration time (hr)

Hea

t flo

w (m

W)

25

45

65

85

Efectos de la Temperatural Más alta temperatura, más alta

tasa de hidratación.

l Añada retardadores para extender el período de inducción.

l Añada aceleradores para reducir el período de inducción.

l Encima de 230F, el gel C-S-H no es estable y productoscristalinos se forman


Fraguado Falso – Fraguado InstantaneoClinker Sulphate Hydration time

Reactivity avaibility 10 MIN 1 Hour 3 HoursI Ettringite recrystallization

LOW LOW WORKABLE WORKABLE SETII

HIGH HIGH WORKABLE SET SETIII

HIGH LOW SET SET SETIV

LOW HIGH SET SET SET

-Fraguado Instantaneo = Hidratación descontrolada del C3A (sin yeso Alta actividad del Clinker

- Fraguado Falso = Precipitación de yeso secundario debido a la deshidratación del mismo y alta solubilidad de los productos formados `


Reactividad del Clinker vs Disponibilidad de Sulfatos


No 1 Day 7 Days 28 Days100 DaysPortland cement 1 2.8 4.8 6 6.9Portland cement 2 1.7 4.4 6.3Portland cement 3 2.7 8 8.6 8.7without gypsum 4 2.6 6.3 7.5 7.6

- Concentración Química del Cemento

- Bulk o encogimiento externo : +/- 0.1% BV cement

- Concentración interna : 4 - 6% BV cement

- Encogimiento interno crea porosidad secundaria (o extra porosidad) en la matriz del cemento fraguado

Porcentaje de la reducción del volumen absoluto

Cambios en el volumen de Cemento


Es un resultado de:– Largos períodos de almacenamiento – Alta humedad – Altas Temperaturas – Carbonatación Afecta al cemento por efectos de:– Aumentar el tiempo de bombeabilidad – Disminuir el esfuerzo compresivo – Disminuir el calor de hidratación– Incrementar la viscosidad de la lechada (se vuelve impredecible)– Hace la manipulación del bulk más complicada

Efectos del Envejecimiento


SAMPLE SURFACE AREA (m2/g)

Blaine BET

A 0.2 0.8

B 0.3 0.5

C 0.4 1.2

Distribución del Tamaño de la Partícula


1. Mg + Na Sulfatos en los fluidos de la formación reaccionan con cristales de Ca(OH)2 en el cemento para formar

• Cristales de Mg(OH)2Ca(OH)2 + MgSO4 + 2H2O ------> CaSO4.2H2O + Mg(OH)2

• Una solución de NaOHCa(OH)2 + Na2SO4 + 2H2O ------> CaSO4.2H2O + NaOH

2. Expansion ocurre debido al reemplazo de Ca(OH)2 por Mg(OH)2

3. Incremento en la porosidad del cemento se da porque NaOH es mucho mássoluble que el Ca(OH)2

4. Formación de ETTRINGITE después de que el cemento se ha fraguado-----> EXPANSION Y RESQUEBRAJAMIENTO DEL CEMENTO <-----

C3AH6 + 3CSH2 + 2OH -----> C3A.3CS.32H (Ettringita secundaria)

C3A + 3CSH2 + 26H ------> C3A3CS.32H (Ettringite)

Resistencia a Sulfatos


1. Acción de Sulfatos:

Ca(OH)2 + MgSO4 -----> Mg(OH)2 + CaSO4

3CaSO4 + C3A + 32H2O ----->C3A.3CaSO4.32H2O

------> Expansion y Resquebrajamiento <------

2. Acción de cloruros:

Ca(OH)2 + MgCl2 -----> Mg(OH)2 + CaCl2

CaCl2 + C3A + 10H20 ------> C3A.CaCl2.10H2O (Inestable monochloroaluminate)

C3A.CaCl2.10H2O + 3CaSO4 -----> Secundaria Ettringite

------> Expansion y Resquebrajamiento <------

3. Acción de sales alcalinas:

Ca(OH)2 + Na2SO4 ------> CaSO4 + 2NaOH

---------> EROSION <---------

Agresión de Sales a CementosFraguados


• DISMINUCION DEL ESFUERZO COMPRESIVO A ALTAS TEMPERATURAS

At 250ºF (120ºC) Disminución lenta At 450ºF (232ºC) Después de unos tantos días At 600ºF (315ºC) Dentro de pocos días

• DEBIDO A UN CAMBIO ESTRUCTURAL DEL CEMENTO HIDRATADO ENCIMA DE 230ºF (110ºC)

C-S-H GEL + Ca(OH)2 ------> a - C2SH (>230ºF)

AMORFO CRISTALINOESTABLE Expansion PERMEABLEC/S RATIO = 1.5 BAJO ESFUERZO COMPRESIVO

• SE PREVIENE REDUCIENDO LA RELACION DE SILICA/CAL EN EL CEMENTO, POR MEDIO DE LA ADICION DE 35 - 40% BWOC DE SILICA

C-S-H + SILICA ------> TOBERMORITE (C5S6H5) (>230ºF)

TOBERMORITE ------> XONOTLITE (C6S6H) + GYROLITE

(C6S3H2) (>300ºF)

Retrogresión del Esfuerzo Compresivo

Retrogresión del Esfuerzo Compresivo1. CS and K - neat cement @ 230oC (450oF)

2. CS and K -16.0 lb/gal Class G + 35% silica

1 D30 @230oC(450oF)2 D66 @230oC(450oF)3 D66 @320oC(610oF)

1 D30 @230oC(450oF)2 D66 @230oC(450oF)3 D66 @320oC(610oF)

1. Class G + 44% water2. Class G + 38% water3. Class H + 32% water4. Extended cement

Retrogresión del Esfuerzo Compresivo

Clasificación API del Cementol CLASE A : Para ser usado desde superficie hasta una profundidad de 6,000 ft

cuando no se requieren propiedades especiales. Es similar al tipo de

cemento ASTM Tipo I.

l CLASE B : Debe ser usado desde una profundidad de 6,000 ft (1,830 m).

Resistencia a sulfatos de moderada a alta. Similar al tipo de cemento ASTM

Tipo II, y tiene un menor contenido de C3A que el clase A.

l CLASE C : Para usarse desde superficie hasta una profundidad de 6,000 ft

(1,800 m), cuando se requiere esfuerzo compresivo temprano. Está

disponible en los tres grados de resistencia a sulfatos y es equivalente al

tipo de cemento ASTM tipo III. Para conseguir alto esfuerzo compresivo

temprano. El contenido y el área de C3S son relativamente altos.

Clasificación API del Cemento (Cont.)

l CLASE E: Para ser usado desde 10,000 ft (3,050 m) hasta 14,000 ft (4,270 m)

bajo condiciones de altas temperaturas y presiones. Disponible en tipos

MSR y HSR.

l CLASE D: Para uso desde 6,000 ft (1,830 m) hasta 10,000 ft (3,050 m) bajo

condiciones de moderadamente alta temperatura y presión. Disponible en

tipos MSR y HSR.

l CLASE F: Para ser usada desde 10,000 ft (3,050 m) hasta 16,000 ft (4,880 m) de

profundidad bajo condiciones de extremadamente alta temperatura y

presión. Disponible en tipos MSR y HSR types.


Clasificación API del Cemento (Cont.)

l CLASE G y H: Para ser usado como un cemento básico para cementación de pozos desde superficie hasta 8,000 ft (2,440 m) tal como se lo fabrica o puede ser usado con aceleradores y retardadores para cubrir un amplio rango de profundidades y temperaturas de pozos.

– Durante la manufactura de estos tipos de cemento, no se debe adicionar más que sulfato de calcio o agua, o ambos que debe ser mezclado con el clinker durante la manufactura de los mismos.

– Estan disponibles en tipos MSR y HSR.


l TYPICAL POTENTIAL PHASE COMPOSITION (%)

API ASTM C3S C2S C3A C4AF FINENESS SPECIALCLAS TYPE (cm2/g) APPLICATION

A I 45 27 11 8 1600 Surface Csg.B II 44 31 5 13 1600 < 6000 ftC III 53 19 11 9 2200 High strengthD - 28 49 4 12 1500 6 - 10000 ftE - 38 43 5 9 1500 10 - 14000 ftG (II) 50 30 5 12 1800 > 8000 w add.H (II) 50 30 5 12 1600 Same as G

Composiciones Típicas de Fases de Cementos API

PARA DETERMINAR LAS CONCENTRACIONES DE COMPONENTES DEL CLINKER

Cálculos de Bogue

l Cuando la relación de Al2O3 a Fe2O3 > 0.64 C3S = (4.071 x %CaO) - (7.60 x %SiO2) - (6.718 x %Al2O3) - (1.43 x %Fe2O3)-(2.852 x %SO3)

– C2S = (2.687 x %SiO2) - (0.7544 x %C3S)– C3A = (2.65 x %Al2O3) - (1.692 x %Fe2O3)– C4AF = 3.043 x %FE2O3

l Cuando la relación de Al2O3 a Fe2O3 < 0.64– Se forma una solución sólida de aluminoferrato de calcio, ss(C4AF +

C2F)– ss(C4AF + C2F) = (2.10 x %Al2O3) + (1.702 x %Fe2O3)– C3S = (4.071 x %CaO)-(7.60 x %SiO2)-(4.479 x %Al2O3)-(2.859 x %Fe2O3)-

(2.852 x %SO3)– C3A = Cero


Porqué Caracterización del Cemento?l EL CEMENTO NO ES HOMOGENEO

– Diferentes materiales crudos y fuentes – Diferentes técnicas de manufactura

l COMPOSICION NO REPRODUCIBLE – Difiere de lote a lote – Cemento no homogéneo – Diferentes clases manufacturadas – Procesos de manufactura en gran escala

l COMPOSICION CONTROLADA POR FABRICANTES – Schlumberger no está envuelto en procesos de control de calidad de cementos – Especificación API cubre un amplio rango de propiedades, etc.

l DIFERENTE RESPUESTA A ADITIVOS DE CEMENTACION – Naturaleza heterogénea y composición variante – Propiedades físicas inconsistentes (ejm. finura)– Fenómeno de envegecimiento

l CARACTERIZACION PARA UTILIZAR MEJOR EL CEMENTO Y ADITIVOS PARA UN MEJOR SERVICIO.


Métodos de Caracterización del Cemento

l NATURALEZA QUIMICA – Mayor óxido (CaO. SiO2, Fe2O3, SO3, etc. )– Menor contenido de óxido (ZnO, P2O5, Mn2O3, etc. )– Soluble / Insoluble contenido alcalino – Mayor contenido de fase ( C3S, C2S, C4AF, C3A )– Menor contenido de fase (Yeso, calcita, etc.)

l NATURALEZA FISICA – Distribucion del tamaño de partícula – Area superficial específica (finura de Blaine)

l RESPUESTA A ADIVITOS DE CEMENTO – Retardadores– Dispersantes

l TESTS DE RENDIMIENTO API– Tiempo de bombeabilidad – Agua Libre – Esfuerzo Compresivo


MAYORES OXIDOS: (Concentraciones típicas, %)

CaO SiO2 Fe2O3 Al2O3 MgO Na2O K2O SO3 Na2O64.1 21.2 5.2 3.7 1.5 0.17 0.49 2.19 0.49

Na2O = (0.658 x %K2O) + Na2OSegún API: - MgO < 6.0 %

- Na2 equiv. < 0.75 %- SO3 < 3.0 % (for Class G)

ZnO P2O5 Mn2O3 Cr2O3 TiO2 SrO0.03 0.15 0.08 0.01 0.21 0.08

<0.3 - 0.5 <0.3 - 0.5 <0.5 - 1.0 <0.3 - 0.5 <1.5 - 2.0 <0.5 - 1.0

La línea de abajo es el rango recomendado

MENORES OXIDOS: (Concentraciones típicas, %)

Caracter. del Cemento – Contenido de Oxido


MAYORES FASES: (Concentración típica, %)

1. C 3 S, C 2 S, C 4 AF y C 3 A: Del método de Bogue 2. ( C 3 S + C 2 S ): Después de la extracción por ácido maleico en metanol

Para requerimientos API:- Cementos HSR: 48% < C 3 S < 65%, y C 3 A < 3%

C 4 AF + ( 2 x C 3 A ) < 24%- Cementos MSR: 48% < C 3 S < 58%, y C 3 A < 8%

C3S C2S C4AF C3A (C3S + C2S)

61.3 14.6 15.8 0.9 78.9

FASES MENORES: (Concentración típica, %)

Gypsum Hemi- Ca(OH)2 Sinergite CaCO3 Loss on Free Insol.Hydrates Ignition Lime Residue

1.39 1.22 0.72 0.40 0.72 1.05 0.73 0.53

Caract. Del Cemento – Composicion de Fase


l PROPIEDADES FISICAS DE CEMENTOS PARA POZOS C e m e n t M e d i a n % F i n e s B E T A r e a B l a i n e A r e a S i l icate A l u m inate

T y p e D i a ( m m ) (< 1 m m ) (m 2 / g ) (cm 2 /g ) (%) (%)

1 ( A ) 20 .3 4.7 1.0 3400 54 46

2 ( G ) 24 .6 4.6 0.7 2900 43 57

3 ( H ) 25 .4 4.0 0.6 3000 53 47

4 ( H ) 24 .1 4.0 0.7 3040 82 18

Solamente para propósitos de comparación

Caracterización del Cemento – Propiedades Físicas

03 - química del cemento

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