Los tres componentes fundamentales, cal, sílice y alúmina,
se encuentran en todo aglomerante en una relación definida. El modo
más claro de representar esta relación es el siguiente procedimiento
gráfico (1): El triángulo equilátero de la figura 1
tiene sus lados divididos en diez partes iguales. Al vértice superior
le llamaremos vértice silíceo; al izquierdo, vértice
calizo, y al derecho, vértice arcilloso. La división en diez
partes está hecha de tal manera que en cada vértice empieza
en cero aumentando de 10 % en 10 %. Cada lado tiene dos escalas ; la base
tiene una escala superior que empieza con 0 % en el vértice calizo
y acaba con 100 % en el arcilloso, mientras que la inferior empieza con 0
% en el arcilloso y termina con 100 % en el calizo. Por tanto, el punto A
representa un producto formado de dos componentes fundamentales, que son
80 % de cal y 20 %. de alúmina (2); el punto B se compone de
70 % de cal y 30 % de sílice, y finalmente, el punto C, de
60 % de alúmina y 40 % de sílice. Se ve que siempre que los
puntos se encuentran sobre los lados del triángulo constan de dos
componentes fundamentales, por lo que esas rectas so llaman sistemas binarios,
representando la base el sistema binario CaO, Al2O3.
Fig. 1. El sistema triangular
Cal, Sílice, Alúmina
Por el contrario, si el punto se encuentra en el interior del
triángulo, representa un producto formado por tres componentes fundamentales.
Si desde el punto D trazamos tres paralelas a los lados del triángulo,
vemos que ese punto representa una composición de
60 % CaO (Cal),
20 % SiO2 (Sílice),
20 % Al2O3 (Alúmina).
Como último ejemplo veremos que el punto E representa una
composición de
40 % CaO (Cal),
17 % SiO2, (Sílice),
43 % Al2O3 (Alúmina),
cuya suma siempre es igual a 100. Esta representación gráfica
de la relación entre los tres componentes se denomina sistema
triangular o sistema temario cal, sílice y alúmina.
Si conocemos la composición de un número grande de muestras
de un producto, por ejemplo, cemento portland, y para cada muestra se representa
el análisis correspondiente en el triángulo, obtendremos un
grupo de puntos cuyo contorno exterior uniremos por una línea. De
esta manera se obtiene la representación gráfica de la composición
de ese producto. En las figuras 2 a 9 no se ha representado el lugar geométrico
exacto de los ensayos de los diferentes aglomerantes, sino que se han dibujado
los límites dentro de los cuales pueden variar los tres elementos
fundamentales. Si se representasen los resultados de los distintos ensayos,
el polígono dibujado por nosotros sería la envolvente de todos
esos puntos.
En el n.° 3 hemos hecho observar que si bien hasta ahora se habían
representado generalmente los cementos en un sistema ternario, por englobar
en uno solo los dos componentes Al2O3 y Fe2O3,
al emplearse el cemento puzolánico (véase n.° 9)
y, últimamente, el cemento Kühl (n.° 10 a), en que
es muy importante la proporción relativa entre alúmina y óxido
férrico (3), se ha sentido la necesidad de la representación
en un sistema cuaternario. Esto podría obtenerse gráficamente
adosando dos triángulos como los anteriores para formar un paralelogramo,
de tal manera que el primer triángulo representase como antes cal,
sílice y alúmina, y el segundo sílice, alúmina
y óxido férrico. En cada uno de los triángulos hay
para cada cemento un punto determinado, de modo que la recta que uniese
esos dos puntos sería el símbolo de tal cemento en el sistema
cuaternario CaO, SiO2, Al2O3,
y Fe2O3. Kühl indica otro sistema partiendo
del tetraedro y orientando el punto representativo del análisis según
las cuatro aristas (Tonindustriezeitung, 1927, pág. 344). Para
más detalles sobre el sistema cuaternario puede consultarse el artículo
antes citados.
Finalmente, vamos a indicar algunas relaciones características de
los cementos :
1. El módulo hidráulico, MH :
Cal / Componentes hidráulicos = CaO / SiO2
+ Al2O3 + Fe2O3
2. El módulo silícico, MS :
Sílice / Alúmina + óxido férrico
= SiO2 / Al2O3 + Fe2O3
3. El módulo férrico, MFE :
Alúmina / Oxido férrico = Al2O3
/ Fe2O3
Como indicación incluímos la tabla siguiente, en la que puede
observarse la variación de los módulos en los distintos aglomerantes
:
Componentes
|
Cemento portland %
|
Cemento puzolánico %
|
Escoria de alto horno
%
|
Cemento aluminoso %
|
CaO (cal):
|
68,92
|
66,97
|
50,38
|
41,72
|
SiO2 (sílice):
|
21,10
|
24,56
|
34,54
|
7,14
|
Al2O3 (alúmina):
|
7,17
|
1,84
|
13,90
|
14,21
|
Fe2O3 (óxido férrico):
|
2,81
|
6,63
|
1,09
|
6,93
|
Total :
|
100,00
|
100,00
|
100,00
|
100,00
|
Módulo hidráulico
|
2,22
|
2,03
|
1,02
|
0,72
|
Módulo silícico
|
2,11
|
2,90
|
2,29
|
0,14
|
Módulo férrico
|
2,55
|
0,28
|
12,83
|
6,38
|
(1) Véase el extracto de Mathesius en Stahl
und Eisen, 1904, acerca de los trabajos de O. Boudouard. En ese artículo,
Investigaciones acerca de la fusibilidad de las escorias de alto horno,
está explicado el sistema triangular. También en St. u.
E., 1908, publicó Mathesius otro trabajo acerca de La composición
de la escoria de alto horno, en que se describe el sistema triangular.
(2) Para no equivocarse, se debe pensar mecánicamente
que el punto A está más cerca del vértice calizo
que del arcilloso, de modo que tiene mayor proporción de aquel componente
a cuyo vértice está más próximo.
(3) El óxido férrico no sólo facilita
la fusión y ahorra, por lo tanto, combustible, sino que comunica
al cemento mayor resistencia química (cemento puzolánico).