Cemento: conozca el origen, la importancia, los riesgos y las alternativas

El cemento es un aglutinante, una sustancia utilizada en la construcción que fragua y endurece y puede unir otros materiales.

El cemento es el principal material encontrado en obras de construcción civil. Aunque es esencial, su confección ofrece riesgos para la salud y el medio ambiente.uso del cemento

Los tipos más importantes de cemento se utilizan como un componente en la producción de mortero en mampostería, y de hormigón, que es una combinación de cemento y agregado para formar material de construcción fuerte.

Historia del cemento

  • Joseph Aspedin de Yorkshire (Reino Unido) fue el primero en introducir cemento Portland en 1824, formado calentando una mezcla de piedra caliza y arcilla finamente dividida en un horno a una temperatura lo suficientemente alta como para expulsar el gas ácido carbónico.
  • En 1845, Issac C. Johnson inventó el cemento aumentando la temperatura a la que se quemaba la mezcla de piedra caliza y arcilla para formar clinker. Este cemento fue el prototipo del cemento Portland moderno.
  • A partir de entonces, los investigadores de EE. UU., El Reino Unido, Francia y Alemania han logrado una mejora gradual en las propiedades y cualidades del cemento.

Fuente

Cemento es una palabra originada del latín ‘caementu’, que designaba, en la Roma antigua, una especie de piedra natural de rocas.

Los historiadores suponen que el hombre primitivo, de la Edad de Piedra, ya poseía el conocimiento acerca de un material con propiedades aglomerantes semejantes al cemento. Se cree que estos seres humanos, al encender sus fogatas junto a las piedras de cal y yeso, observaban parte de esas piedras transformarse en un polvo, bajo la acción del fuego y, cuando el material era hidratado por el sereno de la noche, se convertía de nuevo en piedra.

Además, el origen y la creación del cemento, con una composición diferente de la que conocemos hoy, son muy antiguas. Se estima que empezaron a ser usados ​​alrededor de los 4.500 años atrás.

Algunos pueblos antiguos, como egipcios y romanos, ya empleaban una especie de aglomerante entre los bloques de piedras en la construcción de sus monumentos. En el antiguo Egipto ya se utilizaba una aleación constituida por una mezcla de yeso calcinado. Las grandes obras griegas y romanas, como el Panteón y el Coliseo, fueron construidas con el uso de suelos de origen volcánico, que poseían propiedades de endurecimiento bajo la acción del agua.

En 1756, se dio el primer paso hacia el desarrollo del cemento moderno, por el inglés John Smeaton, que logró obtener un producto resistente por calcinación de calcáreos blandos y arcillosos.

Joseph Aspdin

Pero fue sólo en 1824, que el constructor inglés Joseph Aspdin quemó conjuntamente piedras calcáreas y arcilla, transformándolas en un polvo fino, muy similar al cemento moderno. Cuando el agua se añadía a ese polvo, se obtenía una mezcla que, después de secar, se tornaba tan dura como la piedra y no se disolvía en agua. Este descubrimiento fue patentado con el nombre de cemento Portland, por presentar color y propiedades de durabilidad y solidez similares a las rocas de la isla británica de Portland.

La formulación del cemento Portland es la más usada y difundida en todo el mundo hasta los días de hoy.

Cemento  Clinker

En la fabricación de cemento Portland  , el  clinker se presenta como grumos o nódulos, generalmente de 3 milímetros (0.12 pulgadas) a 25 milímetros (0.98 pulgadas) de diámetro, producidos por sinterización (fundidos juntos sin fundirse hasta el punto de licuefacción), caliza y aluminosilicato materiales como la arcilla durante la  etapa del horno de cemento .

Hoy el cemento encuentra un uso extensivo en todo tipo de trabajos de construcción; en estructuras donde se requiere alta resistencia, por ejemplo, muelles de puentes, casas de luces, torres altas y estructuras grandes como puentes, silos, chimeneas. Y también en estructuras expuestas a la acción del agua, por ejemplo, embalses, presas, astilleros, etc. Mortero de cemento, hormigón, ladrillos reforzados, piedras artificiales, yesos, apuntalamiento y tabiques se utilizan habitualmente en edificios.

Cemento Portland 

  • Es un material de cementación que se asemeja a una piedra natural extraída de Portland en el Reino Unido.
  • El cemento Portland se puede definir como un producto obtenido pulverizando finamente el clinker producido por la calcinación hasta la fusión incipiente, una mezcla íntima y adecuadamente proporcionada de materiales arcillosos y calcáreos.

Se debe tener cuidado en la proporción de las materias primas para que pueda obtenerse clínker de la constitución adecuada después de la combustión.

Composición del cemento Portland 

  • Los tres componentes de los cementos hidráulicos son la cal, el sílice y la alúmina.
  • Además, la mayoría de los cementos contienen pequeñas proporciones de óxido de hierro, magnesia, trióxido de azufre y álcalis.
  • Ha habido un cambio en la composición del cemento Portland a través de los años, reflejado principalmente en el aumento en el contenido de cal y en una ligera disminución en el contenido de sílice.
  • Un aumento en el contenido de cal más allá de cierto valor hace que sea difícil combinarlo completamente con otros compuestos.
  • En consecuencia, la cal libre existirá en el clinker y dará como resultado un cemento poco sólido.
  • Un aumento en el contenido de sílice a expensas de la alúmina y el óxido férrico hace que el cemento sea difícil de fusionar y formar clinker.

Fabricación de cemento El cemento 
Portland se fabrica triturando, moliendo y dosificando los siguientes materiales:

    • Cal u óxido de calcio, CaO: de piedra caliza, tiza, conchas, pizarra o roca calcárea
    • Sílice, SiO 2 : de arena, botellas viejas, arcilla o roca arcillosa
    • Alumina, Al 2 O 3 : de bauxita, aluminio reciclado, arcilla
    • Hierro, Fe 2 O 3 : a partir de arcilla, mineral de hierro, chatarra y cenizas volantes
    • Yeso, CaSO 4 .2H 2 0: encontrado junto con la piedra caliza

Los materiales, sin el yeso, se dosifican para producir una mezcla con la composición química deseada y luego se muelen y se mezclan mediante uno de dos procesos: proceso en seco o proceso en húmedo. Los materiales son luego alimentados a través de un horno a 2.600º F para producir gránulos de color gris-negro conocidos como clinker. La alúmina y el hierro actúan como agentes fundentes que reducen el punto de fusión de la sílice de 3.000 a 2.600º F. Después de esta etapa, el clinker se enfría, se pulveriza y se agrega yeso para regular el tiempo de fraguado. Luego se muele extremadamente bien para producir cemento.

Taquigrafía química 
Debido a la compleja naturaleza química del cemento, se usa una forma abreviada para designar los compuestos químicos. La abreviatura de los compuestos básicos es:

Compuesto
Fórmula
Forma abreviada
Óxido de calcio (lima)
Ca0
do
Dióxido de silicio (sílice)
SiO 2
S
Óxido de aluminio (alúmina)
Al 2 O 3
UN
Oxido de hierro
Fe 2 O 3
F
Agua 
2 O
H
Sulfato
SO 3
S

 Composición química del clínker 
El clínker de cemento formado tiene la siguiente composición típica: 
 

Compuesto
Fórmula
Forma abreviada
% en peso 1
Aluminato tricálcico Ca 3 Al 2 O 6 3 A 10
Aluminoferrita Tetracálcica Ca 4 Al 2 Fe 210 4 AF 8
Belite o silicato dicálcico Ca 2 SiO 5 2 S 20
Alite o silicato tricálcico Ca 3 SiO 4 3 S 55
Óxido de sodio Na 2 O norte )Hasta 2
Óxido de potasio 2 O K
Yeso CaSO 4 .2H 2O S H 2 5

Pesos representativos solamente. El peso real varía con el tipo de cemento. 

Propiedades de los compuestos de cemento 
Estos compuestos contribuyen a las propiedades del cemento de diferentes maneras

  • Aluminato tricálcico, C 3 A: –

Libera mucho calor durante las primeras etapas de hidratación, pero tiene poca contribución de fuerza. El yeso ralentiza la tasa de hidratación de C 3 A. El cemento con bajo contenido de C 3 A es resistente a los sulfatos.

  • Silicato tricálcico, C 3 S: –

Este compuesto se hidrata y endurece rápidamente. Es en gran parte responsable del conjunto inicial del cemento Portland y de la ganancia de fuerza inicial.

  • Silicato dicálcico, C 2 S:

2 S se hidrata y se endurece lentamente. Es en gran parte responsable de la ganancia de fuerza después de una semana.

  • Ferrita, C 4 AF:

Este es un agente fundente que reduce la temperatura de fusión de las materias primas en el horno (desde 3.000 o F hasta 2.600 o F). Se hidrata rápidamente, pero no contribuye mucho a la resistencia de la pasta de cemento.

Al mezclar estos compuestos apropiadamente, los fabricantes pueden producir diferentes tipos de cemento para adaptarse a varios entornos de construcción.

Componentes del cemento

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios.