Componentes y Propiedades del Cemento y Hormigón: Clinker, Aditivos y Más

Componentes Clave en la Hidratación del Cemento

Tobermorita (CSH)

La tobermorita, o silicato de calcio hidratado (CSH), se forma a altas temperaturas durante la hidratación del cemento. Su función principal es aportar resistencia mecánica y reducir la porosidad de la matriz, mejorando significativamente la durabilidad del hormigón.

Portlandita (Ca(OH)₂)

La portlandita, o hidróxido de calcio (Ca(OH)₂), es uno de los productos principales de la hidratación del clinker. Aunque aumenta la alcalinidad del hormigón, protegiendo las armaduras de acero, es vulnerable en ambientes agresivos y no contribuye de forma notable a la resistencia mecánica.

Compuestos Principales del Clinker

El clinker es el componente principal del cemento Portland, y sus compuestos determinan las propiedades finales del hormigón:

• Silicato tricálcico (C₃S): Produce tobermorita y portlandita. Es el responsable principal de las resistencias iniciales (a corto plazo, hasta 28 días) y aporta una mayor rapidez de fraguado.
• Silicato bicálcico (C₂S): También genera tobermorita y portlandita, pero su hidratación es más lenta. Aporta resistencia a largo plazo. (Reacción: C₂S + H₂O → Ca(OH)₂ + CSH).
• Aluminato tricálcico (C₃A): Se hidrata muy rápidamente, lo que tiene un fuerte impacto en el tiempo de fraguado inicial. No aporta mucha resistencia y puede producir expansión por la formación de etringita, haciendo que los cementos sean más susceptibles a ataques químicos. (Reacción: C₃A + H₂O + Yeso → Etringita).
• Ferrito aluminato tetracálcico (C₄AF): Aporta el característico color gris al cemento. Reacciona lentamente y no influye de manera significativa en la resistencia inicial. Su función es ayudar a la formación del clinker, mejorando la fusibilidad durante la cocción en el horno.

Cal Libre (CaO)

La cal libre es la presencia de óxido de calcio no combinado (CaO) que no ha reaccionado completamente durante la cocción del clinker en el horno (a unos 1450 °C). Es decir, es cal que no se ha transformado en los compuestos principales del clinker. Su aparición puede deberse a:

• Temperaturas de cocción insuficientes.
• Materias primas no homogeneizadas correctamente.
• Una proporción de caliza en la mezcla demasiado alta, resultando en un exceso de CaO.

Aditivos para Hormigón

Los aditivos son sustancias que se incorporan en el momento del amasado del hormigón, en una proporción que no supera el 5% en masa del cemento, con el objetivo de modificar las propiedades de la mezcla en estado fresco o endurecido.

Funciones de los Aditivos

• Función principal: Modificación de una propiedad característica específica.
• Función secundaria: Mejora accesoria de otras propiedades.
• Efecto secundario: Modificación inevitable de una propiedad no deseada.

Tipos de Aditivos

h4: Modifican el contenido de aire

• Inclusor de aire: Introduce microburbujas de aire para aumentar la resistencia a los ciclos de hielo-deshielo.
• Retenedor de agua: Facilita la movilidad de la mezcla y mejora su fluidez.

h4: Modifican el tiempo de fraguado y endurecimiento

• Retardador de fraguado: Aumenta el tiempo durante el cual el hormigón permanece trabajable.
• Hidrófugo de masa: Disminuye la absorción capilar y reduce la permeabilidad del hormigón endurecido.

Adiciones para Cemento

Las adiciones son materiales inorgánicos, finamente divididos, que pueden ser añadidos al cemento con el fin de mejorar alguna de sus propiedades o conferirle características especiales. Deben disponer de marcado CE y solo pueden emplearse en cementos tipo CEM I.

• Cenizas volantes: Residuos sólidos que acompañan a los gases de combustión en centrales termoeléctricas. Se añaden en una proporción inferior al 35% del peso del cemento.
• Humo de sílice: Subproducto originado en la reducción del cuarzo de alta pureza en hornos de arco eléctrico. Se añade en una proporción inferior al 10% del peso del cemento.

Tiempos Clave en Adhesivos Cementosos

• Tiempo abierto: Intervalo máximo tras aplicar el adhesivo durante el cual las baldosas pueden ser colocadas sin que disminuya la adherencia.
• Tiempo de ajuste: Intervalo máximo en el que se puede ajustar una baldosa ya colocada sin que la adherencia se vea mermada.
• Tiempo de conservación (Pot life): Tiempo que transcurre entre el momento de la mezcla del adhesivo y el momento en que deja de ser apto para su uso.

Ensayos para Hormigón Autocompactante (HAC)

Para verificar las propiedades del hormigón autocompactante en estado fresco se realizan varios ensayos:

• Ensayo del escurrimiento (Slump-flow): Evalúa la fluidez y la velocidad de flujo.
• Ensayo del embudo en V: Determina la viscosidad y la capacidad de llenado.
• Método de la caja en L: Mide la capacidad de paso del hormigón para fluir a través de aberturas estrechas.
• Segregación por tamiz: Evalúa la resistencia a la segregación de los áridos.

Características del Hormigón con Fibras Poliméricas

El hormigón reforzado con fibras poliméricas presenta propiedades particulares:

• No aumentan significativamente las resistencias a flexotracción y tracción.
• La resistencia al impacto puede ser hasta diez veces superior a la de los hormigones convencionales.
• Facilidad de redistribución homogénea en la masa del hormigón.
• Disminuyen la retracción por secado.
• Su utilización más generalizada es en soleras y pavimentos de hormigón.