Tecnología de la Construcción

El nombre deriva de “caementurn”, que en latín significa argamasa. Antiguamente se aplicaba a los morteros en general, hasta que en 1792, se patento el primer cemento natural o romano, producto resultante de la cocción de caliza y arcilla. A principios de siglo XIX se descubrió que si la caliza primitiva contenía arcilla, o se le añadía artificialmente en proporciones del 8 al 20 %, el producto resultante de la cocción, reducido a polvo, tenia propiedades hidráulicas. Se atribuye a José Adpind la invención del cemento Portald, patentado en 1824.
Para su fabricación se recurrió a obtener cal, que una vez mezclada con arcilla, se volvía a cocer en hornos y se pulverizaba el producto resultante. Como la temperatura de cocción era baja, el cemento era de mala calidad, después se elevo la temperatura.

Existen varias formas de clasificación según:
a) el fraguado, los cementos pueden ser rápidos o lentos, según este termine antes o después de una hora.
b) por su composición química: naturales, Portland, escorias, puzolanicas, aluminosos, sulfatados, etc.
c) por sus aplicaciones: de alta resistencia inicial, resistente a sulfatos.

Clases de cementos
Una primera división se establece entre los cementos artificiales y los naturales.

1) Cementos artificiales: son cementos hidráulicos obtenidos por la cocción a elevadas temperaturas de una mezcla artificial preferentemente homogeneizada y dosificada de caliza y arcilla, que después se muele finamente.
• Cemento Portland: son los que tienen más aplicaciones en las obras de albañilería. Se distinguen dos clases; el corriente o normal y el resistente a las aguas selenitosas. Ambos se obtienen de la pulverización conjunta de la clínca y una porción de yeso para retardar el fraguado.
Las normas indican una designación para determinar cada cemento, seguida de un número que indica la resistencia a la compresión de un mortero normal.
El fraguado de este cemento empieza alrededor de los 30 a 45 minutos y termina tras 10 o 12 días desde su amasado. Al amasarse el cemento con agua, reaccionan sus componentes formándose una masa plástica que da tiempo a poder ser colocada en la obra; después pierde su plasticidad (principio de fraguado), y mas tarde se consolida (final de fraguado).
La reacción del cemento con el agua es exotérmica, pudiéndose observar una elevación de temperatura; este fenómeno tiene importancia, pues en grandes masas como diques, puede dar lugar a agrietamientos cuando se enfría, produciéndose una contracción; este efecto se reduce con el uso de cementos expansivos. Hay sustancias perjudiciales al cemento Portland, como son los ácidos en general, aguas jabonosas, cloruros, nitratos, algunos abonos, el agua de mar y las sustancias grasas. El frío retarda el fraguado y lo detiene cuando la temperatura es bajo cero; el calor, por el contrario, lo acelera, pero una vez fraguado y endurecido, puede aguantar temperaturas de hasta 100ºC.
• Cementos siderúrgicos: las normas establecen dos clases; el cemento Portland siderúrgico y el cemento Portald de horno alto.
Para la obtención de estos cementos, se parte de escorias. Se obtienen por una mezcla intima del70% de clínca y de escorias granulada o sulfato calcico.
• Cementos puzolanicos: son el producto de una mezcla resultante de puzolana y clínca, con la adición eventual de aljez para regular el fraguado. Se llama puzolana al producto natural de origen volcánico capaz de fijar cal a la temperatura ambiente y formar materiales con propiedades hidráulicas.
• Cementos de adicción: son cementos preparados con clínca y otros materiales cuya resistencia mecánica pueden ser inferiores a las de los cementos tipo Portland o siderúrgicos. Se distinguen dos clases; el cemento siderúrgico clínca, obtenido por una mezcla de 70% de escoria, y el resto de clínca y sulfato calcico; y el cemento de adición corriente que se obtiene por mezcla de clínca con materiales tales como margas, calizas puzolanicas, escorias o cemento natural.
• Cemento aluminoso: son cementos obtenidos por una mezcla de materiales aluminosos y calizos, con un contenido del 32% en oxido de aluminio.
• Supercemento: cemento Portland de altas resistencias iniciales y se distinguen en particular por una mayor fisura, composición de materiales primas algo distintas, añadiéndose sustancias como cal, sin aumentar el azufre y el magnesio. Con este aumento de cal da origen a que sea más vulnerable a las aguas agresivas, pero lo hace más apto para el hormigón armado por sus grandes resistencias mecánicas iniciales.
• Cemento Portland blanco: obtenido mediante materias primas como la creta y el caolin, sin contenido de manganeso ni hierro.
• Cementos expansivos: son aquellos cuya composición tiene la propiedad de aumentar de volumen durante los procesos de fraguado y endurecimiento.
• Cemento grappiers: cementos artificiales de fraguado lento, obtenidos por la grapiers de la cal, cuando de ellos se separa la cal libre que los acompaña.
• Cementos mixtos: son los que se obtienen de una mezcla, en proporción variable, de un cemento natural y grappiers de cal después de la calcinación.
2) cementos naturales: son los cementos obtenidos por la calcinación de margas (rocas calizas y arcillosas) a una temperatura necesaria para la expulsión del anhídrido carbónico, y pulverizando el producto obtenido. Pueden ser de fraguado lento o rápido.
• Cementos naturales de fraguado lento; Se fabrican con margas de composición similar a la mezcla de los crudos empleados para la fabricación de cemento Portland.
El fraguado se inicia a los 30 minutos del amasado y termina a las 12 horas.
• Cementos naturales rápidos; se obtienen al calcinar a 1000ºC rocas margas que contengan del 25 al 40 % de arcilla. Recién fabricados, fraguan instantáneamente, debiendo se ensilados algún tiempo para que tarden en empezar a fraguar de 3 a 5 minutos y terminen antes de los 30.
*Cemento zumaya; es un cemento natural, resistente al agua del mar y de fraguado rápido, finaliza entre los 5 y 25 minutos.

Utilización de los cementos:Los cementos más utilizados en construcción son los artificiales, empleados para obras de albañilería en general, hormigón armado y en masa, prefabricados no resistentes. El cemento Portland de alta resistencia inicial se emplea para prefabricados, hormigón pretensazo y trabajos de encofrados rápido.
Los cementos siderúrgicos se utilizan para el hormigón armado y en hormigones compactos y de grandes volúmenes.
Los cementos puzolanicos se emplean en obras marítimas, vertedores industriales y sanitarios, y para morteros de gran plasticidad.
Los cementos de adición se emplean ara cimentaciones y cimentaciones hidráulicas y también para pavimentos de industrias químicas.
Los cementos naturales son los menos utilizados en la construcción; con los de fraguado lento se realizan trabajos de albañilería en general y morteros de baja resistencia; los de fraguado rápido se destinan a trabajos complementarios de albañilería, aristas o dobladote bóvedas; el cemento zumaya mezclado con Portland se utiliza en obras marítimas.
Fabricación de los cementosLos cementos se fabrican de acuerdo a dos procedimientos principales:
1) proceso por vía seca: los materiales a procesar son reducidos a polvo mediante molinos especiales y luego mezclados proporcionalmente con oxido ferrico. Este polvo fino, que se llama crudo, asa por una parrilla giratoria donde es sometido a lluvia de agua que lo transforma a bolitas muy pequeñas: en esa condición pasa a un horno giratorio donde se produce la calcinación lo que da origen a un producto llamado clinker.
Los hornos consisten en cilindros de chapa de acero, revestido interiormente con material refractario; tienen de 40 a 130 m. de largo, con diámetro de 2,5 a 3m, dan dos vueltas por minutos aproximadamente; su eje tiene una ligera inclinación con respecto a la horizontal lo que hace que el crudo que es colocado por la boca mas alta, vaya descendiendo suavemente para la parte mas baja, sufriendo en ese trayecto, bajo la acción del calor, transformaciones químicas que dan lugar al clinker, que aparece en forma de iqueñas piedras de color oscuro.
Luego el clinker se pasa a otros dispositivos especiales donde su temperatura desciende; allí recibe una pequeña cantidad de yeso que se agrega para regularizar el tiempo de fraguado (el yeso tarda). Después que se enfrío, el clinker se muele en molinos giratorios de bolas de acero donde se convierte en un polvo impalpable. El polvo así obtenido es el cemento Portland.
2) proceso por vía húmeda: en este casi el calcáreo arcilloso o el calcáreo común y la arcilla son molidos a polvo; luego se coloca este producto en tanques especiales, donde son mezclados con agua formando una pasta en suspensión; después se pasa este material a tanques de sedimentación donde queda por 2 o 3 meses. Luego, se corta la pasta en trozos que son llevados a secaderos y después a hornos.

Propiedades de los cementos

La propiedad mas importante de los cementos es la de fraguar en presencia del agua; este fenómeno comienza ni bien el cemento es puesto en contacto con el agua. La finura de la molienda tiene influencia fundamental en el fraguado, ya que los granos de cemento tienen actividad apenas superficialmente, permaneciendo el núcleo interno en inactividad; por consiguiente, cuanto mas fino es el polvo de cemento; mayor será el grado de actividad. Terminado el fenómeno de fraguado, que dura solo unas horas, comienza el periodo de endurecimiento que dura largo tiempo, durante el cual aumenta gradualmente la dureza y resistencia del cemento; en este periodo se va produciendo la evaporación del agua empleada. Según la calidad del cemento, la duración del fraguado va de 4 a 5 horas, de 10 a 12 y, mismo, de 24 horas. El endurecimiento dura indefinidamente, pero se puede considerar completo a los 20 meses aproximadamente. Además de las calidades de los cementos, intervienen las condiciones en que se afectan las operaciones; así, las temperaturas bajas retardan el fraguado y las altas, lo aceleran; también, la cantidad de agua ejerce influencia retardando o acelerando de acuerdo a su mayor o menor cantidad; además, el fraguado realizado bajo fuerte compresión aumenta enormemente la resistencia de las mezclas; así mismo, el endurecimiento es mayor en presencia del aire y también cuando ka masa es convenientemente curada, o sea mantenida en una atmosfera húmeda durante algún tiempo.
El yeso, que es un sulfato de calcio, produce un retraso en el fraguado. Mientras tanto los carbonatos o silicatos de sodio, lo aceleran.
Durante el fraguado se observa un aumento de temperatura, lo cual es aun mas acentuado cuanto mas rápidamente se produce dicho fenómeno.
En los cementos se llama modulo de hidraulicidad a la relación del contenido de cal a la suma de los demás componentes.
Una importante propiedad de las mezclas o morteros de cemento es la adherencia de estos elementos con las superficies de piedra y de hierros con las que se ponen en contacto.
La impermeabilidad, la cual aumenta con el tiempo, el grado de impermeabilidad depende de la cantidad de cemento y de la granulometría.

COMO SE HACE EL CEMENTO


TUBERÍAS DE HORMIGÓN ARMADO