CementoEl 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 (en España, parte

de Suramérica y el Caribe hispano) o concreto (en México, Centroamerica y parte de

Suramérica). Su uso está muy generalizado en construccióne ingeniería civil.

Índice

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1 Historia

2 Tipos de cemento

o 2.1 El cemento portland

2.1.1 Cementos portland especiales

2.1.1.1 Portland férrico

2.1.1.2 Cementos blancos

o 2.2 Cementos de mezclas

2.2.1 Cemento puzolánico

2.2.2 Cemento siderúrgico

o 2.3 Cemento de fraguado rápido

o 2.4 Cemento aluminoso

2.4.1 Reacciones de hidratación

o 2.5 Propiedades generales del cemento

o 2.6 Propiedades físicas del cemento de aluminato de calcio

o 2.7 Aplicaciones

o 2.8 Usos comunes del cemento de aluminato de calcio

3 Proceso de fabricación

4 Producción de cemento en España

5 Véase también

6 Referencias

7 Enlaces externos

Historia[editar]

Desde la antigüedad se emplearon pastas y morteros elaborados

con arcilla o greda, yeso y cal para unir mampuestos en las edificaciones. El cemento se

empezó a utilizar en la Antigua Grecia utilizando tobas volcánicas extraídas de la isla

de Santorini, los primeros cementos naturales. En el siglo I a. C. se empezó a utilizar en

la Antigua Roma, un cemento natural, que ha resistido la inmersión en agua marina por

milenios, los cementos Portland no duran más de los 60 años en esas condiciones;

formaban parte de su composición cenizas volcánicas obtenidas en Pozzuoli, cerca

del Vesubio. La bóveda del Panteón es un ejemplo de ello. En el siglo XVIII John Smeaton

construye la cimentación de un faro en el acantilado de Eddystone, en la costaCornwall,

empleando un mortero de cal calcinada. El siglo XIX, Joseph Aspdin y James Parker

patentaron en 1824 el Portland Cement, denominado así por su color gris verdoso oscuro

similar a la piedra de Portland. Isaac Johnson, en 1845, obtiene el prototipo del cemento

moderno, con una mezcla de caliza y arcilla calcinada a alta temperatura. En el siglo XX

surge el auge de la industria del cemento, debido a los experimentos de los químicos

franceses Vicat y Le Chatelier y el alemán Michaélis, que logran cemento de calidad

homogénea; la invención del horno rotatorio para calcinación y el molino tubular y los

métodos de transportar hormigón fresco ideados por Juergen Heinrich Magens que

patenta entre 1903 y 1907.

Véase también: Historia del hormigón

Tipos de cemento[editar]

Se pueden establecer dos tipos básicos de cemento:

1. de origen arcilloso: obtenidos a partir de arcilla y piedra caliza en proporción 1

a 4 aproximadamente;

2. de origen puzolánico: la puzolana del cemento puede ser de origen orgánico o

volcánico

elemento, 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.

El cemento portland[editar]

Artículo principal: Cemento Portland

El poso de cemento más utilizado como aglomerante para la preparación

del hormigón es el cemento portland, producto que se obtiene por la pulverización

del clinker portland con la adición de una o más formas de yeso (sulfato de calcio). Se

admite la adición de otros productos siempre que su inclusión no afecte las

propiedades del cemento resultante. Todos los productos adicionales deben ser

pulverizados conjuntamente con el clinker. Cuando el cemento portland es mezclado

con el agua, se obtiene un producto de características plásticas con propiedades

adherentes que solidifica en algunas horas y endurece progresivamente durante un

período de varias semanas hasta adquirir su resistencia característica. El proceso de

solidificación se debe a un proceso químico llamado hidratación mineral.

Con el agregado de materiales particulares al cemento (calcáreo o cal) se obtiene

el cemento plástico, que fragua más rápidamente y es más fácilmente trabajable. Este

material es usado en particular para el revestimiento externo de edificios.

Normativa

La calidad del cemento portland deberá estar de acuerdo con la norma ASTM C 150.

En Europa debe estar de acuerdo con la norma EN 197-1. En España los cementos

vienen regulados por la Instrucción para recepción de cementos RC-08, aprobada por

el Real Decreto 956/2008 de 6 de junio.

Cementos portland especiales[editar]

Los cementos portland especiales son los cementos que se obtienen de la misma

forma que el portland, pero que tienen características diferentes a causa de

variaciones en el porcentaje de los componentes que lo forman.

Portland férrico[editar]

Imagen al microscopio del cemento portland férrico.

El portland férrico está caracterizado por un módulo de fundentes de 0,64. Esto

significa que este cemento es muy rico en hierro. En efecto se obtiene introduciendo

cenizas de pirita o minerales de hierro en polvo. Este tipo de composición comporta

por lo tanto, además de una mayor presencia de Fe2O3(óxido ferroso), una menor

presencia de 3CaOAl2O3 cuya hidratación es la que desarrolla más calor. Por este

motivo estos cementos son particularmente apropiados para ser utilizados en climas

cálidos. Los mejores cementos férricos son los que tienen un módulo calcáreo bajo, en

efecto estos contienen una menor cantidad de 3CaOSiO2, cuya hidratación produce la

mayor cantidad de cal libre (Ca(OH)2). Puesto que la cal libre es el componente

mayormente atacable por las aguas agresivas, estos cementos, conteniendo una

menor cantidad, son más resistentes a las aguas agresivas que el plástico.

Cementos blancos[editar]

Contrariamente férricos, los cementos blancos tienen un módulo de fundentes muy

alto, aproximadamente 10. Estos contienen por lo tanto un porcentaje bajísimo de

Fe2O3. EI color blanco es debido a la falta del hierro que le da una tonalidad grisácea

al Portland normal y un gris más oscuro al cemento ferrico. La reducción del Fe2O3 es

compensada con el agregado de fluorita (CaF2) y de criolita (Na3AlF6), necesarios en la

fase de fabricación en el horno.para bajar la calidad del tipo de cemento que hoy en

día hay 4: que son tipo I 52,5, tipo II 52,5, tipo II 42,5 y tipo II 32,5; También llamado

pavi) se le suele añadir una cantidad extra de caliza que se le llama clinkerita para

rebajar el tipo, ya que normalmente el clinker molido con yeso sería tipo I

Cementos de mezclas[editar]

Los cementos de mezclas se obtienen agregando al cemento Portland normal otros

componentes como la puzolana. El agregado de estos componentes le da a estos

cementos nuevas características que lo diferencian del Portland normal.

Cemento puzolánico[editar]

Se denomina puzolana a una fina ceniza volcánica que se extiende principalmente en

la región del Lazio y la Campania, su nombre deriva de la localidad de Pozzuoli, en las

proximidades deNápoles, en las faldas del Vesubio. Posteriormente se ha

generalizado a las cenizas volcánicas en otros lugares. Ya Vitruvio describía cuatro

tipos de puzolana: negra, blanca, gris y roja.

Mezclada con cal (en la relación de 2 a 1) se comporta como el cemento puzolánico, y

permite la preparación de una buena mezcla en grado de fraguar incluso bajo agua.

Esta propiedad permite el empleo innovador del hormigón, como ya habían entendido

los romanos: El antiguo puerto de Cosa (puerto) fue construido con puzolana

mezclada con cal apenas antes de su uso y colada bajo agua, probablemente

utilizando un tubo, para depositarla en el fondo sin que se diluya en el agua de mar.

Los tres muelles son visibles todavía, con la parte sumergida en buenas condiciones

después de 2100 años.

La puzolana es una piedra de naturaleza ácida, muy reactiva, al ser muy porosa y

puede obtenerse a bajo precio. Un cemento puzolánico contiene aproximadamente:

55-70 % de clinker Portland

30-45 % de puzolana

2-4 % de yeso

Puesto que la puzolana se combina con la cal (Ca(OH)2), se tendrá una menor

cantidad de esta última. Pero justamente porque la cal es el componente que es

atacado por las aguas agresivas, el cemento puzolánico será más resistente al ataque

de éstas. Por otro lado, como el 3CaOAl2O3 está presente solamente en el

componente constituido por el clinker Portland, la colada de cemento puzolánico

desarrollará un menor calor de reacción durante el fraguado. Este cemento es por lo

tanto adecuado para ser usado en climas particularmente calurosos o para coladas de

grandes dimensiones.

Se usa principalmente en elementos en las que se necesita alta impermeabilidad y

durabilidad.

Cemento siderúrgico[editar]

La puzolana ha sido sustituida en muchos casos por la ceniza de carbón proveniente

de las centrales termoeléctricas, escoria de fundiciones o residuos obtenidos

calentando el cuarzo. Estos componentes son introducidos entre el 35 hasta el 80 %.

El porcentaje de estos materiales puede ser particularmente elevado, siendo que se

origina a partir de silicatos, es un material potencialmente hidráulico. Ésta debe sin

embargo ser activada en un ambiente alcalino, es decir en presencia de iones OH-. Es

por este motivo que debe estar presente por lo menos un 20 % de cemento Portland

normal. Por los mismos motivos que el cemento puzolánico, el cemento siderúrgico

tiene mala resistencia a las aguas agresivas y desarrolla más calor durante el

fraguado. Otra característica de estos cementos es su elevada alcalinidad natural, que

lo rinde particularmente resistente a la corrosión atmosférica causada por los sulfatos.

Tiene alta resistencia química, de ácidos y sulfatos, y una alta temperatura al fraguar.

Cemento de fraguado rápido[editar]

El cemento de fraguado rápido, también conocido como "cemento romano ó prompt

natural", se caracteriza por iniciar el fraguado a los pocos minutos de su preparación

con agua. Se produce en forma similar al cemento Portland, pero con el horno a una

temperatura menor (1.000 a 1.200 °C).1 Es apropiado para trabajos menores, de

fijaciones y reparaciones, no es apropiado para grandes obras porque no se

dispondría del tiempo para efectuar una buena aplicación. Aunque se puede iniciar el

fraguado controlado mediante retardantes naturales (E-330) como el ácido cítrico, pero

aun así si inicia el fraguado aproximadamente a los 15 minutos (a 20 °C). La ventaja

es que al pasar aproximadamente 180 minutos de iniciado del fraguado, se consigue

una resistencia muy alta a la compresión (entre 8 a 10 MPa), por lo que se obtiene

gran prestación para trabajos de intervención rápida y definitivos. Hay cementos

rápidos que pasados 10 años, obtienen una resistencia a la compresión superior a la

de algunos hormigones armados (mayor a 60 MPa).

Cemento aluminoso[editar]

Artículos principales: Cemento aluminoso y Aluminosis.

El cemento aluminoso se produce principalmente a partir de la bauxita con impurezas

de óxido de hierro (Fe2O3), óxido de titanio (TiO2) y óxido de silicio (SiO2).

Adicionalmente se agregaóxido de calcio o bien carbonato de calcio. El cemento

aluminoso también recibe el nombre de «cemento fundido», pues la temperatura del

horno alcanza hasta los 1.600 °C, con lo que se alcanza la fusión de los componentes.

El cemento fundido es colado en moldes para formar lingotes que serán enfriados y

finalmente molidos para obtener el producto final.

El cemento aluminoso tiene la siguiente composición de óxidos:

35-40 % óxido de calcio

40-50 % óxido de aluminio

5 % óxido de silicio

5-10 % óxido de hierro

1 % óxido de titanio

Su composición completa es:

60-70 % CaOAl2O3

10-15 % 2CaOSiO2

4CaOAl2O3Fe2O3

2CaOAl2O3SiO2

Por lo que se refiere al óxido de silicio, su presencia como impureza tiene que ser

menor al 6 %, porque el componente al que da origen, es decir el (2CaOAl2O3SiO2)

tiene pocas propiedades hidrófilas (poca absorción de agua).

Reacciones de hidratación[editar]

CaOAl2O3+10H2O → CaOAl2O310H2O (cristales hexagonales)2(CaOAl2O3)+11H2O → 2CaOAl2O38H2O + Al(OH)3 (cristales + gel)2(2CaOSiO2)+ (x+1)H2O → 3CaO2SiO2xH2O + Ca(0H)2 (cristales + gel)

Mientras el cemento Portland es un cemento de naturaleza básica, gracias a la

presencia de cal Ca(OH)2, el cemento aluminoso es de naturaleza sustancialmente

neutra. La presencia del hidróxido de aluminio Al(OH)3, que en este caso se comporta

como ácido, provocando la neutralización de los dos componentes y dando como

resultado un cemento neutro.

El cemento aluminoso debe utilizarse en climas fríos, con temperaturas inferiores a los

30 °C. En efecto, si la temperatura fuera superior, la segunda reacción de hidratación

cambiaría y se tendría la formación de 3CaOAl2O36H2O (cristales cúbicos) y una mayor

producción de Al(OH)3, lo que llevaría a un aumento del volumen y podría causar

fisuras.

Propiedades generales del cemento[editar]

Buena resistencia al ataque químico.

Resistencia a temperaturas elevadas. Refractario.

Resistencia inicial elevada que disminuye con el tiempo.

Se ha de evitar el uso de armaduras. Con el tiempo aumenta la porosidad.

Uso apropiado para bajas temperaturas por ser muy exotérmico.

Está prohibido el uso de cemento aluminoso en hormigón pretensado. La vida útil de

las estructuras de hormigón armado es más corta.

El fenómeno de conversión (aumento de la porosidad y caída de la resistencia) puede

tardar en aparecer en condiciones de temperatura y humedad baja.

El proyectista debe considerar como valor de cálculo, no la resistencia máxima sino, el

valor residual, después de la conversión, y no será mayor de 40 N/mm2.

Se recomienda relaciones A/C ≤ 0,4, alta cantidad de cemento y aumentar los

recubrimientos (debido al pH más bajo).

Propiedades físicas del cemento de aluminato de calcio[editar]

Fraguado: Normal 2-3 horas. Similar al del cemento Portland.

Endurecimiento: muy rápido. En 6-7 horas tiene el 80 % de la resistencia.

Estabilidad de volumen: No expansivo.

Calor de hidratación: muy exotérmico.Desprende rápidamente una gran cantidad

de calor.

Muy resistente a sulfatos y muy buena durabilidad y resistente a compuestos

ácidos

Buenas propiedades refractarias, aguanta 1500-1600 ºC manteniendo resistencias

y propiedades físicas.

Expuesto a condiciones de ata temperatura y alta humedad (Por ejemplo una zona

costera) sufre una alteración en su composición química:

3CAH10=>C3AH6+2AH3+18H

Pierde 18 moléculas de agua y deja poros al evaporarse, en consecuencia pierde toda

resistencia (Pasa de un cristal hexagonal a uno cúbico)

El curado ha de ser muy cuidado (dura un día)

Aplicaciones[editar]

El cemento de aluminato de calcio resulta muy adecuado para:

Hormigón refractario.

Reparaciones rápidas de urgencia.

Basamentos y bancadas de carácter temporal.

Cuando su uso sea justificable, se puede utilizar en:

Obras y elementos prefabricados, de hormigón en masa o hormigón no estructural.

Determinados casos de cimentaciones de hormigón en masa.

Hormigón proyectado.

No resulta nada indicado para:

Hormigón armado estructural.

Hormigón en masa o armado de grandes volúmenes.(muy exotérmico)

Es prohibido para:

Hormigón pretensado en todos los casos.

Usos comunes del cemento de aluminato de calcio[editar]

Alcantarillados.

Zonas de vertidos industriales.

Depuradoras.

Terrenos sulfatados.

Ambientes marinos.

Como mortero de unión en construcciones refractarias.

Carreteras.

Proceso de fabricación[editar]

El proceso de fabricación del cemento comprende cuatro etapas principales:

1. Extracción y molienda de la materia prima

2. Homogeneización de la materia prima

3. Producción del Clinker

4. Molienda de cemento

La materia prima para la elaboración del cemento (caliza, arcilla, arena, mineral de

hierro y yeso) se extrae de canteras o minas y, dependiendo de la dureza y ubicación

del material, se aplican ciertos sistemas de explotación y equipos. Una vez extraída la

materia prima es reducida a tamaños que puedan ser procesados por los molinos de

crudo.

La etapa de homogeneización puede ser por vía húmeda o por vía seca, dependiendo

de si se usan corrientes de aire o agua para mezclar los materiales. En el proceso

húmedo la mezcla de materia prima es bombeada a balsas de homogeneización y de

allí hasta los hornos en donde se produce el clínker a temperaturas superiores a los

1500 °C. En el proceso seco, la materia prima es homogeneizada en patios de materia

prima con el uso de maquinarias especiales. En este proceso el control químico es

más eficiente y el consumo de energía es menor, ya que al no tener que eliminar el

agua añadida con el objeto de mezclar los materiales, los hornos son más cortos y el

clínker requiere menos tiempo sometido a las altas temperaturas.

El clínker obtenido, independientemente del proceso utilizado en la etapa de

homogeneización, es luego molido con pequeñas cantidades de yeso para finalmente

obtener cemento.

Reacción de las partículas de cemento con el agua

1. Periodo inicial: las partículas con el agua se encuentran en estado de

disolución, existiendo una intensa reacción exotérmica inicial. Dura

aproximadamente diez minutos.

2. Periodo durmiente: en las partículas se produce una película gelatinosa, la

cual inhibe la hidratación del material durante una hora aproximadamente.

3. Inicio de rigidez: al continuar la hidratación de las partículas de cemento, la

película gelatinosa comienza a crecer, generando puntos de contacto entre las

partículas, las cuales en conjunto inmovilizan la masa de cemento. También

se le llama fraguado. Por lo tanto, el fraguado sería el aumento de la

viscosidad de una mezcla de cemento con agua.

4. Ganancia de resistencia: al continuar la hidratación de las partículas de

cemento, y en presencia de cristales de CaOH2, la película gelatinosa (la cual

está saturada en este punto) desarrolla unos filamentos tubulares llamados

«agujas fusiformes», que al aumentar en número generan una trama que

aumenta la resistencia mecánica entre los granos de cemento ya hidratados.

5. Fraguado y endurecimiento: el principio de fraguado es el tiempo de una pasta

de cemento de difícil moldeado y de alta viscosidad. Luego la pasta se

endurece y se transforma en un sólido resistente que no puede ser

deformado. El tiempo en el que alcanza este estado se llama «final de

fraguado».

Almacenamiento

Si es cemento en sacos, deberá almacenarse sobre parrillas de madera o piso de

tablas; no se apilará en hileras superpuestas de más de 14 sacos de altura para

almacenamiento de 30 días, ni de más de 7 sacos de altura para almacenamientos

hasta de 2 meses. Para evitar que el cemento envejezca indebidamente, después de

llegar al área de las obras, el contratista deberá utilizarlo en la misma secuencia

cronológica de su llegada. No se utilizará bolsa alguna de cemento que tenga más de

dos meses de almacenamiento en el área de las obras, salvo que nuevos ensayos

demuestren que está en condiciones satisfactorias.

Producción de cemento en España[editar]

La producción de cemento en España es un buen ejemplo de la evolución económica

del país. Desde 1973 hasta la actualidad, las gráficas nos indican una evolución

constante, con suelo en 2013 después de una crisis de siete años de producción que

comenzó en 2007.2

Producción de cemento en España entre 1973 y 1986 (en miles de toneladas)3

Fuente:Oficemen

Gráfica elaborada por: Wikipedia

Producción de cemento en España entre 1987 y 1999 (en miles de toneladas)4

Fuente:Oficemen

Gráfica elaborada por: Wikipedia

Producción de cemento en España entre 2000 y 2013 (en miles de toneladas)5

Fuente:Oficemen

Gráfica elaborada por: Wikipedia

Véase también[editar]