De los componentes del concreto, el cemento es el mas caro por unidad de peso. Sin embargo, comparado con otros productos manufacturados , el cemento es un material elativamente barato. En el valor de un kilogramo de este material se debe considerar el costo de la extracción de los minerales, de dos moliendas a un alto grado de finura; una cocción a elevada temperatura ( unos 1450°c), el control estricto de los procesos, la homogeneización, los cuidados ambientales, etc.
El cemento se obtiene a partir de materias primas abundantes en la naturaleza. Su elaboración se realiza en plantas industriales de gran capacidad, en donde debe ser controlado estrictamente, lo que redunda en su calidad y en la confiabilidad que sobre él puede tener el usuario.
CONSTITUCIÓN
Cuando se habla del cemento, implícitamente se alude al cemento Portland o cemento sobre la base de Portland, ya que son los productos aglomerantes que se usan casi exclusivamente con fines estructurales . para otros aglomerantes distintos , también empleados en construcción, se suele añadir a la palabra cemento , alguna otra que los especifique ( cemento de escoria, cemento puzolánico, cemento supersulfatado, etc.)
El cemento Portland o cemento simplemente , es una especie de cal hidráulica perfeccionada. Se produce haciendo que se combinen químicamente unas materias de carácter acido (sílice y alúmina principalmente) provenientes de arcillas , con otras de carácter básico (primordialmente cal) aportadas por calizas . Esta reaccion tiene lugar entre las materias primas , finamente molidas, calentadas en honor a temperaturas de semifusión. El producto resultante no es una especie Química o mineralógicaúnica, sino una mezcla compleja de minerales arteriales cuyas denominaciones y formulas se dan en la tabla siguiente. A los efectos prácticos, se puede considera esta mezcla como formada por los cuatro primeros componentes de esta tabla
Este material que sale del horno de la fábrica de cemento y que se llama “klinker” o clinker”, son trozos redondos de mayor o menor tamaño, formados por conglomerados debido a la semifusión a que estuvo sometido el polvo de las materias primas iniciales. Este clinker debe ser molido de nuevo a tamaños todavía menores para potenciar la futura capacidad de reacción de los granos de cemento. Esta ultima molienda se lleva a cabo conjuntamente con una pequeña porción de yeso. La incorporación de yeso impide el fraguado instantáneo, regula el fraguado y el inicio del proceso de endurecimiento al controlar las reacciones de hidratación temprana del aluminio tricálcico C3A.
Finalmente, el fino material resultante es el cemento tal como se conoce , capaz de combinarse con agua y dar origen a productos hidratados que se entraban íntimamente entre si , adquiriendo las propiedades de resistencia y durabilidad que le son características .
Por medio del análisis químico se puede determinar las proporciones de los compuestos que contiene el cemento, los cuales son expresados como óxidos, (se muestra tabla). A partir de ellas y mediantes determinadas ecuaciones , se calculan los componentes mineralógicos formados en el equilibrio .
Sobre el principal parámetro de control del cemento, como lo es su resistencia mecánica, tiene gran influencia la finura de grano a la cual fue molido el producto.
Para los cementos de uso estructural que no están constituidos exclusivamente por clinker Portland , sino con una mezcla con ciertas proporciones de otros materiales como pueden ser los cementos de escoria, los puzolánicos, o de cenizas volantes, las propiedades del cemento dependen de la calidad y composición de del Portland que llevan y de la calidad y proporción del otro material acompañante.
Para estos cementos no tiene significado el calculo de la composición partiendo del análisis químico del producto total, sino que el calculo debe hacerse con base en el análisis por separado de cada uno de los materiales que lo forman.
Las materias primas naturales que se utilizan para la obtención del clinker, además de los constituyentes necesarios, llevan inevitablemente otros que se pueden considerar impurezas , algunos de los cuales se presentan esporádicamente , pero otros en forma sistemática (principalmente álcalis y magnesia). Estas impurezas pueden llegar a tener influencia en la calidad del concreto , por lo cual los fabricantes de cemento deben extremar sus controles para evitarlas o reducirlas a limites normativos
Dentro de los limites generales de composición con los cuales se obtiene el clinker , se pueden establecer algunas variantes , las cuales dan lugar a productos de características algo diferentes entre sí, que constituyen los distintos tipos de cementos. Además del Portland, se emplean en la construcción otros tipos de cementos cuyas características de índole técnicas o económica, pueden
hacerlos importantes en algún tipo de obras , o en alguna región geográficas. Los mas conocidos son:
De Albañilería, Cementos Aluminosos, Cementos Supersulfatados y Cemento de retracción controlada.
En la tabla 3 se dan las principales características que confieren al cemento los distintos componentes mineralógicos que lo integran. Dentro de los limites de composición indicados y combinando las proporciones de los materias primas de manera que el clinker resultante tenga una composición alta o baja de determinados componentes, en cada caso se obtendrá un cemento que gozara , en alto o bajo grado, de las características que le puede comunicar ese componente. Por este procedimiento y en combinación parcial con la finura de molienda , se puede establecer cierta variedad de tipos de cementos. La Norma Venezolana COVENIN 28 “ Cemento Portland Especificaciones” y la norteamericana ASTMC150, consideran cinco tipos de cemento Portland, las cuales se muestran en tabla 4.
Los cementos que desarrollan rápidamente sus resistencias se basan en una alta proporción de silicato tricálcico y aluminato tricálcico; en definitiva, en composiciones altas de cal. Como se verá , para esta propiedad también se juega, con la finura. Los cementos de moderado calor de hidratación (usados para los grandes vacios de concretos) y moderada resistencia a los sulfatados (usados en casos de medios agresivos sulfatados) se basa principalmente en la rebaja del contenido de aluminato tricálcico y en parte del silicato tricálcico, es decir, composiciones bajas en alúmina y cal. Para los cementos que deban tener esta resistencia a los sulfatos en mas alto grado, el contenido de alúmina se debe bajar aun mas drásticamente . Como contrapartida, los cementos con capacidad resistente a los sulfatos ofrecen escasa defensa al paso de lo iones cloruro , por lo mismo protegen menos el esfuerzo metálico.
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