Origen Del Cemento

Origen del cemento

Aunque ya lo utilizaban los egipcios y los romanos, el cemento se redescubrió de nuevo a principios del siglo XIX y ha ido evolucionando con el paso de las décadas. Lafarge ha convertido el cemento en un producto tecnológico.

En construcciones muy antiguas se empleaba una mezcla de cal, arcilla, arena y agua. Los egipcios ya lo usaban hace 2.600 años.

En torno al siglo I, los romanos perfeccionaron este "aglomerante", al añadir tierra volcánica procedente de la región de Pozzuoli, cerca de Nápoles. Así, descubrieron que podían utilizar esta mezcla para que fraguara bajo el agua.

Sabemos que el suelo de Pozzuoli, origen del nombre de la piedra puzolana, tiene entre un 60 y un 90% de arcilla y del 10 al 40% de cal, según de dónde provenga. Se han descubierto restos arqueológicos de aquel tiempo en varias ciudades romanas de áreas de drenaje de cemento.

En 1817, el joven ingeniero Louis Vicat trabajaba sobre las propiedades hidráulicas de una mezcla de "cal y ceniza volcánica".

Vicat fue el primero en determinar de forma precisa, controlada y reproducible las proporciones de piedra caliza y sílice necesarias para obtener una mezcla que, tras su combustión a una temperatura específica y tras ser molida, produjera un aglomerante hidráulico con aplicaciones industriales. En otras palabras, descubrió el cemento.

El escocés Joseph Asdin refinó la composición del cemento desarrollada originalmente por Louis Vicat y, en 1824, presentó una patente para un cemento de fraguado más lento. Lo llamó Portland porque presentaba un cierto parecido con un tipo de roca que se puede encontrar en la región del mismo nombre, al sur de Inglaterra.

La primera fábrica de cemento de Francia se construyó en 1846 en Boulogne‑sur‑Mer. En 1868, Lafarge comenzó a producir cemento en Teil, en Ardèche.

El uso de cemento se disparó con la llegada de procesos de producción nuevos y más rápidos.

El cemento

Polvo fino que, al reaccionar y combinarse con el agua, posee la cualidad de unir fuertemente elementos sólidos inertes como las piedras. Por tal motivo se emplea en las construcciones de edificios y de carreteras. El componente fundamental del cemento es el clínker, producto de la cocción de materiales naturales como cal (65 %), sílice (25 %), alúmina (10 %) y óxidos de hierro y de magnesio (1-3 %). Los cementos se clasifican según los componentes que se añaden al clínker; así, se tienen:

- Cemento Portland (clinker + yeso o anhidrita);

- cemento de puzolana (clínker + puzolana y yeso);

- cemento de alto horno (clínker + escoria básica granulada de alto horno y yeso);

- cemento aluminoso (clínker + aluminatos hidratados de calcio)

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.

El cemento portland

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.

Cementos portland especiales

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

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(oxido 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 elplastico.

Cementos de mezclas

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

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 de Nápoles, en las faldas del Vesubio. Posteriormente se ha generalizado a las cenizas volcánicas en otros lugares. Ya Vitrubio 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.

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

Cemento siderúrgico

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. Esta 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 puzolanico, el cemento siderurgico tiene mala resistencia a las aguas agresivas y desarrolla mas 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.

Cemento de fraguado rápido

El cemento de fraguado rápido, también conocido como "cemento romano ó promete 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 colada. Aunque se puede iniciar el fraguado controlado mediante retardantes naturales (E-330) como el ácido cítrico, pero aun así si inicia el fraguado

Cemento aluminoso

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 agrega óxido 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.

Propiedades generales del cemento

Buena resistencia al ataque químico.

Resistencia a temperaturas elevadas. Refractario.

Resistencia inicial elevada que disminuye con el tiempo. Conversión interna.

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

Uso apropiado para bajas temperaturas por ser muy exotérmico.

Proceso de fabricación

El proceso de fabricación del cemento comprende cuatro etapas principales:

Extracción y molienda de la materia prima

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