CARACTERÍSTICAS DEL AGUA EN EL CEMENTO

EL CEMENTO

El cemento es un conglomerante formado a partir de una mezcla de caliza y arcilla calcinadas y posteriormente molidas, que tiene la propiedad de endurecerse al contacto con el agua. Hasta este punto la molienda entre estas rocas es llamada clinker, esta se convierte en cemento cuando se le agrega yeso, este le da la propiedad a esta mezcla para que pueda fraguar y endurecerse. Mezclado con agregados pétreos (grava y arena) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plástica que fragua y se endurece, adquiriendo consistencia pétrea, denominada hormigón o concreto.

Tipos de cemento

Se pueden establecer dos tipos básicos de cementos:

- De origen arcilloso: obtenidos a partir de arcilla y piedra caliza en proporción 1 a 4 aproximadamente.

- De origen puzolánico: la puzolana del cemento puede ser de origen orgánico o volcánico.

Existen diversos tipos de cemento, diferentes por su composición, por sus propiedades de resistencia y durabilidad, y por lo tanto por sus destinos y usos.

Desde el punto de vista químico se trata en general de una mezcla de silicatos y aluminatos de calcio, obtenidos a través del cocido de calcáreo, arcilla y arena. El material obtenido, molido muy finamente, una vez que se mezcla con

agua se hidrata y solidifica progresivamente. Puesto que la composición química de los cementos es compleja, se utilizan terminologías específicas para definir las composiciones.

HIDRATACION DEL CEMENTO

El agua en el cemento hidratado se encuentra en tres formas. Una de ellas, la que esta químicamente combinada, es el agua de hidratación de los compuestos y forma parte de la composición molecular de ellos; otra es el agua que se encuentra en los capilares o poros y la otra es el agua del gel o agua absorbida

En el cemento portland el agua químicamente combinada después de la hidratación completa es aproximadamente un 25% y la superficie especifica pasa de 3000 a 2000000 cm2/gr. El incremento del área superficial por agua combinada es el gel, es una de las razones que permite explicar el incremento de resistencia.

El valor máximo para el agua combinada teóricamente es del orden de 28, más o menos el 1% del peso del cemento. Este valor se reduce al combinarse a un 25% y el agua del gel representa un 15%. El agua capilar depende de la solución agua-cemento empleada.

La velocidad de hidratación de los constituyentes del cemento aumenta con la temperatura; sin embargo, un tratamiento prolongado o excesivo de temperatura es perjudicial; no es conveniente pasar de 80°C.

Los tratamientos térmicos se efectúan con vapor de agua o calor seco. Por el contrario la hidratación se retarda con la diminución de la temperatura. La hidratación de los cementos siderúrgicos y de los puzolanicos produce los mismos compuestos que se forman en los cementos portland: La sílice de las puzolanas y las escorias reaccionan con la cal libre y forman silicatos. Las resistencias se alcanzan a edades tardías y a veces superiores a la de los cementos portland para las mismas edades.

Las adiciones de puzolanas se emplean para disminuir el calor de hidratación específicamente cuando se trata de concretos masivos.

El proceso de hidratación es un proceso exotérmico, que hace que los cementos al fraguar y endurecer aumenten de temperatura; cada compuesto del cemento al hidratarse libera una determinada cantidad de calor en determinado tiempo

El calor de hidratación se define como la cantidad de calor en calorías por gramo de cemento deshidratado, generado después de una hidratación completa a una temperatura dada. La norma ICONTEC No. 117 explica el método para determinar el calor de hidratación del cemento portland.

FUNCION DEL AGUA

El agua cumple dos importantes funciones en la mezcla de hormigón de cemento Portland. Primeramente, reacciona químicamente con el cemento para producir la parte sólida de la pasta de cemento Portland (HCP) que es lo que da la resistencia al hormigón. En segundo lugar, provee la manejabilidad de la mezcla, importantísima propiedad para formar un hormigón homogéneo y bien compactado.

Poca agua producirá un hormigón denso y seco, difícil de compactar y de homogeneizar y que por lo tanto resultará en un hormigón débil. Por otro lado, mucha agua provocará la formación de muchos poros cuando el agua se evapore, favorecerá la segregación y tampoco se obtendrá un hormigón homogéneo, lo cual también dará como resultado un hormigón débil. Es decir, la cantidad de agua tiene un rango, o mejor dicho, un valor óptimo para evitar estar en esas condiciones extremas.

Para hidratar el cemento, se necesita 0.25 libras de agua por cada libra de cemento. El exceso de agua por encima de esa cantidad se evaporará y se convertirá en vacíos, reduciendo la resistencia del hormigón.

El agua es imprescindible en varias etapas de la elaboración del concreto: mezclado, fraguado y curado. El agua de mezclado ocupa normalmente entre 15% y 20% del volumen de concreto fresco y conjuntamente con el cemento, forman un producto coherente, pastoso y manejable, que lubrica y soporta los agregados, acomodable en los moldes.

Las aguas que pueden considerarse perjudiciales, son aquellas que contienen excesivas cantidades de azúcar, ácidos, materia orgánica, aceites, sulfatos, sales alcalinas, efluentes de cloacas, sólidos suspendidos y gases. El exceso de impurezas en el agua de mezclado puede causar problemas como manchas, corrosión en el acero de refuerzo y hasta disminución de la resistencia del hormigón

EFECTOS DE IMPUREZAS SOBRE EL CONCRETO

Carbonatos y bicarbonatos: Variación en fraguado y menor resistencia

Cloruros: Corrosión en Refuerzos

Sulfatos: Disgregación de los agregados

Sales de Hierro: Manchas Superficiales

Otras sales: Retardo en fraguado y menor resistencia

Impurezas Orgánicas: Variación en fraguado y en resistencia

Azúcares: Retardo en fraguado y variación en resistencia

Sedimentos: Variación en fraguado, durabilidad, etc.

Aceites: Reducción de Resistencia

Agua del Mar: Variación en resistencia y corrosión de acero

Desechos Industriales: Reducción de Resistencia

Aguas Sanitarias: Variación en fraguado y menor resistencia

CALIDAD DEL AGUA

Los requisitos de calidad del agua de mezclado para concreto no tienen ninguna relación obligada con el aspecto bacteriológico (como es el caso del agua potable), sino que básicamente se refieren a sus características físico-químicas ya sus efectos sobre el comportamiento y las propiedades del concreto.