Fundamentos de Materiales Conglomerantes: Cemento, Yeso y Cal en Ingeniería Civil

Cementos: Tipos, Componentes y Designación Normalizada

Tipos de Cemento

• Cemento Natural: Procede de la cocción y molienda de rocas calizas con un importante contenido en arcillas (denominadas margas).
• Cemento Artificial o Portland: Obtenido por pulverización de mezclas íntimas de calizas y arcillas principalmente, además de yeso y otros productos. Estos se mezclan y luego se trituran.

Componentes del Cemento

Los principales componentes del cemento son:

• Clínker
• Escorias siderúrgicas
• Puzolanas naturales
• Cenizas volantes
• Filler calizo
• Regulador de fraguado
• Aditivos de los cementos

Clasificación de Cementos (Normativa UNE-EN)

Según la normativa, se distinguen varios tipos de cementos para usos específicos:

• Cementos Comunes: UNE-EN 197-1:2000
• Cementos Resistentes a los Sulfatos: UNE 80303-1:2001
• Cementos Resistentes al Agua del Mar: UNE 80303-2:2001
• Cementos de Bajo Calor de Hidratación: UNE 80303-3:2001
• Cementos Blancos: UNE 80305:2001
• Cementos para Usos Especiales: UNE 80307:2001
• Cementos de Aluminato de Calcio: UNE 80310:1996
• Cementos de Albañilería

Designación Normalizada de los Cementos

La designación sigue la normativa UNE-EN 197-1:2000 e incluye el tipo de cemento, la clase de resistencia y la resistencia inicial.

CEM I: Cemento Portland

Se designa como CEMI, seguido de la clase de resistencia (32,5; 42,5; 52,5) y la letra R (alta resistencia inicial) o N (resistencia inicial normal). Finaliza con la referencia UNE-EN 197-1:2000.

Ejemplo: CEMI 42,5R UNE-EN 197-1:2000. Significa: Cemento Portland de tipo I con resistencia 42,5 y con alta resistencia inicial.

CEM II: Cemento Portland con Adiciones

Se designa como CEM II, seguido de una barra (/) y la letra que indica el subtipo (A o B). Separado por un guion (-), se indica la letra que caracteriza la adición del cemento:

• S: Escoria de horno alto
• D: Humo de sílice
• P: Puzolana natural
• Q: Puzolana natural calcinada
• V: Ceniza volante silícea
• W: Ceniza volante calcárea
• T: Esquisto calcinado
• L: Caliza (inferior al 50% en su masa)
• LL: Caliza (inferior al 20% en masa)

A continuación, se indica la clase de resistencia (32,5; 42,5; 52,5) y seguidamente la letra R o N. Finaliza haciendo referencia a UNE-EN 197-1:2000.

Otros Tipos de Cemento Común

Todos estos tipos son seguidos de UNE-EN 197-1:2000 y de un guion (-) y la letra que indica el subtipo (A, B o C).

• CEM III: Cemento con escorias de horno alto.
• CEM IV: Cementos puzolánicos.
• CEM V: Cementos compuestos.

Yesos (Sulfato de Calcio): Propiedades y Clasificación

Ciclo del Yeso

El proceso comienza con una piedra natural (sulfato de calcio dihidratado), a la que se le hace perder parte de su agua de cristalización por cocción. Posteriormente, se vuelve a hidratar para convertirla en un conglomerante.

Retardadores de Fraguado

Los productos que retardan el fraguado del yeso permiten un mayor tiempo de trabajabilidad. Se clasifican en tres categorías:

1. Electrolitos que disminuyen la solubilidad.
2. Sustancias que modifican la estructura cristalina.
3. Sustancias orgánicas de elevado peso molecular que actúan como coloides protectores.

Solubilidad del Yeso

• Productos que disminuyen la solubilidad durante el fraguado: Silicatos, carbonatos.
• Productos que disminuyen la solubilidad del yeso ya endurecido: Acetona, goma.

Tipos de Yeso

• YG: Yeso Grueso de Construcción.
• YG/L: Yeso Grueso de Construcción Lento.
• YF: Yeso Fino de Construcción.
• YP: Yeso de Prefabricados.
• YF/L: Yeso Fino de Construcción Lento.

Cales (Cal): Definición, Tipología y Proceso Químico

Definición y Normativa

La cal es todo producto que procede de la calcinación de piedras calizas. La normativa europea aplicable es la EN 459-1:2001.

Componentes Químicos Principales

• Óxido de calcio (CaO)
• Hidróxido de calcio (Ca(OH)₂)
• Óxido de magnesio (MgO)
• Hidróxido de magnesio (Mg(OH)₂)
• Óxido de silicio (SiO₂)
• Óxido de aluminio (Al₂O₃)
• Óxido de hierro (Fe₂O₃)

Rocas de Origen

Las principales rocas de las que proceden las cales son:

• Calizas de gran pureza en carbonato de calcio
• Caliza margosa
• Marga
• Marga arcillosa
• Dolomía

Tipos de Cales

• Cales Aéreas: Aquellas cuyo proceso conglomerante se produce solo al aire. Provienen de piedras ricas en carbonatos cálcicos o magnésicos.
• Cales Hidráulicas: Aquellas cuyo proceso conglomerante se puede efectuar tanto al aire como en el agua. Provienen de piedras que contienen carbonatos cálcicos o magnésicos y son ricas en sustancias arcillosas.

Ciclo o Proceso Químico de las Cales

Las reacciones químicas que se producen son:

1. Calcinación: CaCO₃ + Calor → CaO + CO₂
2. Hidratación o Apagado: CaO + H₂O → Ca(OH)₂ + Calor
3. Carbonatación: Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃

Fases de Fabricación de la Cal

1. Extracción de la piedra en cantera.
2. Trituración de la piedra con el fin de prepararla para el horno.
3. Calcinación.
4. Apagado.
5. Almacenaje.