Propiedades y Fabricación del Cemento y Agua en el Concreto

Componentes del Concreto

El concreto se compone principalmente de los siguientes elementos: agregados o áridos (aproximadamente el 80%), cemento (aproximadamente el 20%), agua, aditivos y adiciones.

El Cemento como Componente Activo

El cemento es el componente activo del concreto que influye en todas las características de este material. Aunque es fundamental, solo constituye aproximadamente un 20% del peso total de la mezcla.

Se denomina cemento a un aglutinante o aglomerante hidráulico que, al mezclarse con agregados pétreos y agua, crea una mezcla uniforme, manejable y plástica. Esta mezcla es capaz de fraguar y endurecer al reaccionar con el agua, adquiriendo una consistencia pétrea denominada hormigón o concreto.

El cemento se obtiene a partir de materias primas abundantes en la naturaleza. Su elaboración se realiza en plantas industriales de gran capacidad, donde el proceso debe ser controlado estrictamente.

Cuando hablamos de cemento, implícitamente nos referimos al cemento Portland, ya que es el que se utiliza casi exclusivamente con fines estructurales.

El cemento Portland es una especie de cal hidráulica perfeccionada. Se produce combinando químicamente materias de carácter ácido (sílice y alúmina), provenientes de las arcillas, con otras de carácter básico (cal), aportadas por las calizas.

Fabricación del Cemento

La fabricación del cemento es una actividad industrial de procesado de minerales que se divide en tres etapas básicas:

• Obtención de materias primas.
• Molienda y cocción de materias primas.
• Molienda de cemento.

Proceso general: Mezcla de materias primas → Granulometría definida → Cocción → Molido a polvo fino → Cemento Portland.

Etapas Detalladas de Fabricación

1. Extracción y triturado de materias primas

• Extracción de piedra caliza y arcillas.
• Liberación de H₂O y CO₂ durante la cocción.
• Trituración de piedra bruta.

2. Mezclado y reducción de la materia prima

• Proporciones correspondientes a su composición química.
• Secado y triturado de materia prima (molino).
• Obtención de una composición uniforme.

3. Cocción de la harina y transformación en clinker

• Calcinación de caliza y arcilla.
• Temperaturas entre 1350°C y 1450°C.
• Partículas de 15 micrómetros.

4. Molienda del clinker con yeso y aditivos

• Molienda: Clinker + Yeso.
• Compuestos minerales.
• Cementos con adiciones.

Tipos de Cementos Especiales

• Puzolámicos: Presentan un bajo calor de hidratación y una lenta ganancia de resistencias, pero a largo plazo pueden superar al cemento Portland.
• De cal: Destacan por su plasticidad (ideales para albañilería), aunque no alcanzan las mismas resistencias que el Portland.
• Aluminosos: Poseen un alto calor de hidratación y altas resistencias tempranas. Se utilizan para preparar concretos refractarios.
• Supersulfatado: Compuesto por escoria siderúrgica y yeso. Ofrece buenas características de resistencia y durabilidad.

El Agua en la Mezcla de Concreto

El agua es imprescindible en varias etapas de la elaboración del concreto: mezclado, fraguado y curado. El agua de mezclado ocupa normalmente entre el 15% y 20% del volumen del concreto fresco. Junto con el cemento, forma un producto coherente, pastoso y manejable que lubrica y soporta los agregados, permitiendo que sea acomodable en los moldes.

Funciones del Agua de Mezclado

El agua de mezclado cumple dos funciones principales: hidratar el cemento y proporcionar fluidez y lubricación al concreto. Se estima que, en condiciones de ambiente saturado, el agua requerida para la hidratación equivale al 25% en peso del cemento; el resto se evapora.

Impurezas y Calidad del Agua

Las aguas que pueden considerarse perjudiciales son aquellas que contienen cantidades excesivas de azúcar, ácidos, materia orgánica, aceites, sulfatos, sales alcalinas, efluentes de cloacas, sólidos suspendidos y gases.

Los requisitos de calidad del agua de mezclado no tienen una relación obligada con el aspecto bacteriológico (como en el agua potable). Básicamente, se refieren a sus características físico-químicas y a sus efectos sobre el comportamiento y las propiedades finales del concreto.