Composición, Tipos y Factores Clave en el Rendimiento del Cemento Portland

Composición y Propiedades Fundamentales del Cemento

Composición del Cemento

1. Características de la composición (Ver tabla adjunta).

Fraguado y Endurecimiento

El fraguado es el proceso durante el cual la pasta cemento-agua es plástica y trabajable, y tiene lugar en las primeras 2-3 horas desde el inicio del amasado.

El endurecimiento es el proceso durante el cual se desarrollan las resistencias mecánicas del cemento de un modo progresivo. Puede durar años, aunque normalmente se alcanza su resistencia característica en un mes.

Componentes Esenciales del Cemento

1. Clínker: Producto artificial con propiedades hidráulicas. Puede ser blanco o gris.
2. Yeso: Se añade al clínker para regular el tiempo de fraguado del cemento.

Adiciones Minerales

Las adiciones son materiales que modifican o mejoran las propiedades del cemento:

1. Escorias Siderúrgicas: Producto no metálico granulado de horno alto, obtenido por templado o enfriamiento brusco con agua o aire. Debe poseer pH básico.
2. Humo de Sílice: Subproducto de la producción de metal silíceo o ferrosilicio. Se recolecta en la chimenea de los hornos de arco eléctrico.
3. Puzolanas: Materiales capaces de combinarse con cal grasa hidráulica o la cal libre en los cementos, en presencia de agua, para formar compuestos hidráulicos semejantes.
4. Ceniza Volante: Subproducto de los hornos que emplean carbón mineral como combustible.
5. Esquistos Calcinados: Materiales arcillosos que se calcinan de forma controlada.
6. Filler Calizo: Materiales de naturaleza inorgánica que, molidos conjuntamente con el clínker, afectan favorablemente a las propiedades y al comportamiento de los cementos. Además, abaratan su coste y contribuyen al ahorro energético.

Clasificación de Cementos

1. Cementos Comunes.
2. Cementos Comunes con Características Adicionales:
   • Resistentes a sulfatos (SR).
   • Resistentes al agua de mar (MR).
   • De bajo calor de hidratación (BCH).
3. Cementos de Albañilería: Uso restringido, no utilizable en la fabricación de hormigones.
4. Cementos Blancos (BL).
5. Cementos para Usos Especiales (ESP VI-1).
6. Cementos de Aluminato de Calcio (CAC).

Factores que Influyen en el Comportamiento del Cemento

1. Finura de Molido: Una mayor finura permite una reacción más extensa en la masa.
2. Composición del Clínker:
   • SC2: Fraguado lento.
   • SC3: Fraguado rápido.
   • AC4: Fraguado rápido.
   • FAC4: Fraguado lento.
3. Módulo de Silicatos.
4. Módulo de Fundentes: Relacionado con la facilidad de calcinación. Si es alto, incide en las resistencias iniciales. Si es bajo, el Al está asociado a FAC4, resultando en baja resistencia inicial, pero mayor resistencia a sulfatos.
5. Contenido en Cal Libre: Poca cantidad mejora el cemento.
6. Contenido en Yeso: Reacciona con AC3 y puede dar la sal de Candlot.
7. Residuo Insoluble en CIH: Permite detectar en porcentaje las adiciones e impurezas.
8. Impurezas de MgO.
9. Densidad Real del Cemento.
10. Calor de Hidratación: Indica la cantidad de aluminato y silicatos presentes.

Mecanismo Químico y Proceso de Fabricación

Composición Química Principal

El cemento está compuesto principalmente por silicatos y aluminatos tricálcicos.

Etapas del Mecanismo Químico

1. Preparación del Material: Se realiza por vía seca o vía húmeda.
2. Obtención del Clínker:
   • Fase 1: Desecación.
   • Fase 2: Calcinación.
3. Adición de Yeso: Se añade en una proporción del 2% al 4%.
4. Fraguado: Proceso de hidratación con desprendimiento de calor.