El Cemento en la Construcción: Composición, Propiedades y Aplicaciones
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Aglomerantes Hidráulicos: Cal y Cemento
Cal Hidráulica
La cal hidráulica se caracteriza porque endurece más rápido y alcanza una mayor solidez. A diferencia de la cal aérea, endurece tanto en aire como en agua. Presenta una mayor retracción e impermeabilidad. Durante su aplicación, debe protegerse de la desecación rápida, provocada por el viento o el calor, manteniéndola húmeda.
El Cemento: Composición y Tipos
El cemento es un aglomerante hidráulico en polvo, obtenido de la cocción a 1600 °C de una mezcla de piedra caliza (aproximadamente 75%) y arcilla.
Composición Química Principal
Los componentes principales del cemento son:
- Cal (CaO): 62%
- Sílice (SiO₂): 21%
- Alúmina (Al₂O₃): 7%
- Óxido Férrico (Fe₂O₃): 2%
Clasificación del Cemento
El cemento se clasifica según tres criterios principales:
- Categorías resistentes: Basadas en las resistencias mecánicas mínimas o medias, principalmente la resistencia a la compresión a los 28 días.
- Tipos de cemento: Según su composición, como cementos Portland, cementos siderúrgicos, cementos puzolánicos, etc.
- Resistencia mínima a compresión: Medida a los 28 días. Para cementos de usos especiales, este periodo puede extenderse hasta 90 días.
La resistencia se clasifica en:
- Clase 32,5: Resistencia normal/media
- Clase 42,5: Resistencia alta
- Clase 52,5: Resistencia muy alta
Tipos de Cementos Especiales
Cementos Blancos (BL)
Corresponden a los tipos I y II, con adiciones ≤ 25% en masa y un índice de blancura ≥ 70%. Requieren el uso de áridos muy limpios para mantener su color.
Cementos Resistentes al Agua de Mar (MR)
Pertenecen al tipo III/B y están diseñados para soportar la agresividad del ambiente marino.
Cementos Resistentes a los Sulfatos (SR) y al Agua de Mar (MR)
Se caracterizan por un bajo contenido en aluminatos. Esto les confiere un bajo calor de hidratación, lo que implica menor retracción, resistencias iniciales más bajas y una trabajabilidad reducida.
Cemento de Aluminato de Calcio (CAC/R)
También conocido como cemento aluminoso, destaca por su alta resistencia mecánica y su resistencia a los agentes agresivos. Genera productos muy poco porosos y casi insensibles a los agentes químicos de carácter ácido. Sin embargo, no resiste las aguas alcalinas y favorece la corrosión de las armaduras de acero. Se utiliza en hormigones refractarios y, por su gran velocidad de endurecimiento, en reparaciones de vías de agua.
Proceso de Fraguado y Propiedades
Fraguado del Cemento Portland
El fraguado es el proceso por el cual la pasta de cemento pierde plasticidad y adquiere una consistencia sólida.
Desprendimiento de Calor
La reacción química del cemento con el agua es exotérmica, es decir, desprende calor. Este calor actúa como un acelerante del fraguado. Por el contrario, en pastas frescas, el frío actúa como un retardador del fraguado.
Variaciones de Volumen (Retracción)
El cemento Portland experimenta una disminución de volumen durante el endurecimiento. Esta retracción se debe principalmente a la desecación y al consumo de agua durante la reacción de hidratación.
Propiedades Generales del Cemento Portland
El componente principal es el Clínker gris. Una de sus propiedades más importantes es su alta impermeabilidad. El orden de impermeabilidad de los aglomerantes es: Cemento > Cal Hidráulica > Cal Aérea. Esto lo hace ideal para revestimientos de exteriores, donde actúa como una barrera de vapor.
Sustancias Agresivas
Algunas sustancias son especialmente agresivas para el cemento Portland:
- Aguas sulfuradas
- Agua marina
- Aguas puras (con baja mineralización)
Morteros de Cemento
Los morteros son mezclas plásticas compuestas por un aglomerante (cemento), arena (árido fino) y agua. Los morteros bastardos son aquellos que utilizan dos tipos de aglomerantes.
Componentes del Mortero
Agua de Amasado
La cantidad de agua utilizada para la mezcla debe ser la mínima estrictamente necesaria para lograr la trabajabilidad deseada.
Agua de Curado
Es fundamental durante el proceso de fraguado y el primer endurecimiento del hormigón o mortero. Su función es evitar la desecación y, con ello, impedir una retracción prematura que podría causar fisuras.
Áridos
Los áridos se oponen a la retracción de la pasta de cemento, aportando estabilidad dimensional. Se deben preferir los áridos silíceos (gravas y arenas de río o de cantera) y los provenientes del machaqueo de rocas volcánicas (basalto, andesita) o de calizas sólidas y densas. Las rocas sedimentarias (calizas, dolomitas) y las volcánicas sueltas (pómez, toba) deben ser analizadas previamente. Se deben evitar materiales como feldespatos, yesos, piritas o rocas porosas.