Cemento 1

Cemento

Fábrica de cemento, en Derbyshire, Inglaterra.

Fábricau de cemento en Contes (Alpes Marítimos), Francia.

Camión portador de hormigón.

Se denomina cemento a un conglomerante formado apartir de una mezcla de caliza y arcilla calcinadas yposteriormente molidas, que tiene la propiedad deendurecer al contacto con el agua. Mezclado con agregadospétreos (grava y arena) y agua, crea una mezcla uniforme,maleable y plástica que fragua y se endurece, adquiriendoconsistencia pétrea, denominada hormigón (en España,parte de Sudamérica y el Caribe hispano) o concreto (enMéxico y parte de Sudamérica). Su uso está muygeneralizado en construcción e ingeniería civil.

Historia

Desde la antigüedad se emplearon pastas y morteroselaborados con arcilla o greda, yeso y cal para unirmampuestos en las edificaciones. Fue en la Antigua Greciacuando empezaron a usarse tobas volcánicas extraídas de laisla de Santorini, los primeros cementos naturales. En elsiglo I a. C. se empezó a utilizar el cemento natural en laAntigua Roma, obtenido en Pozzuoli, cerca del Vesubio.La bóveda del Panteón es un ejemplo de ello. En el sigloXVIII John Smeaton construye la cimentación de un faroen el acantilado de Edystone, en la costa Cornwall,empleando un mortero de cal calcinada. El siglo XIX,Joseph Aspdin y James Parker patentaron en 1824 elPortland Cement, denominado así por su color grisverdoso oscuro similar a la piedra de Portland. IsaacJohnson, en 1845, obtiene el prototipo del cementomoderno, con una mezcla de caliza y arcilla calcinada aalta temperatura. En el siglo XX surge el auge de laindustria del cemento, debido a los experimentos de losquímicos franceses Vicat y Le Chatelier y el alemánMichaélis, que logran cemento de calidad homogénea; lainvención del horno rotatorio para calcinación y el molinotubular y los métodos de transportar hormigón frescoideados por Juergen Heinrich Magens que patenta entre1903 y 1907.

Véase también: Historia del hormigón

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Tipos de cemento

Se pueden establecer dos tipos básicos de cementos:1. de origen arcilloso: obtenidos a partir de arcilla y

piedra caliza en proporción 1 a 4 aproximadamente;2. de origen puzolánico: la puzolana del cemento

puede ser de origen orgánico o volcánico.

Existen diversos tipos de cemento, diferentes por sucomposición, por sus propiedades de resistencia ydurabilidad, y por lo tanto por sus destinos y usos.Desde el punto de vista químico se trata en general deuna mezcla de silicatos y aluminatos de calcio,obtenidos a través del cocido de calcáreo, arcilla yarena. El material obtenido, molido muy finamente, unavez que se mezcla con agua se hidrata y solidifica progresivamente. Puesto que la composición química de loscementos es compleja, se utilizan terminologías específicas para definir las composiciones.

El cemento portlandEl poso de cemento más utilizado como aglomerante para la preparación del hormigón es el cemento portland,producto que se obtiene por la pulverización del clinker portland con la adición de una o más formas de sulfato decalcio. Se admite la adición de otros productos siempre que su inclusión no afecte las propiedades del cementoresultante. Todos los productos adicionales deben ser pulverizados conjuntamente con el clinker. Cuando el cementoportland es mezclado con el agua, se obtiene un producto de características plásticas con propiedades adherentes quesolidifica en algunas horas y endurece progresivamente durante un período de varias semanas hasta adquirir suresistencia característica. El proceso de solidificación se debe a un proceso químico llamado Hidratación mineral.Con el agregado de materiales particulares al cemento (calcáreo o cal) se obtiene el cemento plástico, que fragua másrápidamente y es más fácilmente trabajable. Este material es usado en particular para el revestimiento externo deedificios.NormativaLa calidad del cemento portland deberá estar de acuerdo con la norma ASTM C 150. En Europa debe estar deacuerdo con la norma EN 197-1. En España los cementos vienen regulados por la Instrucción para recepción decementos RC-08, aprobada por el Real Decreto 956/2008 de 6 de junio.

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Cementos portland especiales

Los cementos portland especiales son los cementos que se obtienen de la misma forma que el portland, pero quetienen características diferentes a causa de variaciones en el porcentaje de los componentes que lo forman.

Portland férrico

Imagen al microscopio del cemento portland férrico.

El portland férrico está caracterizado por un módulo defundentes de 0,64. Esto significa que este cemento es muy ricoen hierro. En efecto se obtiene introduciendo cenizas de pirita ominerales de hierro en polvo. Este tipo de composicióncomporta por lo tanto, además de una mayor presencia deFe2O3(oxido ferroso), una menor presencia de 3CaOAl2O3cuya hidratación es la que desarrolla más calor. Por este motivoestos cementos son particularmente apropiados para serutilizados en climas cálidos. Los mejores cementos férricos sonlos que tienen un módulo calcáreo bajo, en efecto estoscontienen una menor cantidad de 3CaOSiO2, cuya hidrataciónproduce la mayor cantidad de cal libre (Ca(OH)2). Puesto quela cal libre es el componente mayormente atacable por lasaguas agresivas, estos cementos, conteniendo una menorcantidad, son más resistentes a las aguas agresivas.

Cementos blancos

Contrariamente a los cementos férricos, los cementos blancos tienen un módulo de fundentes muy alto,aproximadamente 10. Estos contienen por lo tanto un porcentaje bajísimo de Fe2O3. EI color blanco es debido a lafalta del hierro que le da una tonalidad grisácea al Portland normal y un gris más oscuro al cemento ferrico. Lareducción del Fe2O3 es compensada con el agregado de fluorita (CaF2) y de criolita (Na3AlF6), necesarios en la fasede fabricación en el horno.para bajar la calidad del tipo de cemento que hoy en día hay 4: que son tipo I 52,5, tipo II52,5, tipo II 42,5 y tipo II 32,5;también llamado pavi) se le suele añadir una cantidad extra de caliza que se le llamaclinkerita para rebajar el tipo, ya que normalmente el clinker molido con yeso sería tipo I

Cementos de mezclasLos cementos de mezclas se obtienen agregando al cemento Portland normal otros componentes como la puzolana.El agregado de estos componentes le da a estos cementos nuevas características que lo diferencian del Portlandnormal.

Cemento puzolánico

Se denomina puzolana a una fina ceniza volcánica que se extiende principalmente en la región del Lazio y laCampania, su nombre deriva de la localidad de Pozzuoli, en las proximidades de Nápoles, en las faldas del Vesubio.Posteriormente se ha generalizado a las cenizas volcánicas en otros lugares. Ya Vitrubio describía cuatro tipos depuzolana: negra, blanca, gris y roja.Mezclada con cal (en la relación de 2 a 1) se comporta como el cemento puzolánico, y permite la preparación de unabuena mezcla en grado de fraguar incluso bajo agua.Esta propiedad permite el empleo innovador del hormigón, como ya habían entendido los romanos: El antiguo puerto de Cosa (puerto) fue construido con puzolana mezclada con cal apenas antes de su uso y colada bajo agua, probablemente utilizando un tubo, para depositarla en el fondo sin que se diluya en el agua de mar. Los tres muelles

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son visibles todavía, con la parte sumergida en buenas condiciones después de 2100 años.La puzolana es una piedra de naturaleza ácida, muy reactiva, al ser muy porosa y puede obtenerse a bajo precio. Uncemento puzolánico contiene aproximadamente:•• 55-70% de clinker Portland•• 30-45% de puzolana•• 2-4% de yesoPuesto que la puzolana se combina con la cal (Ca(OH)2), se tendrá una menor cantidad de esta última. Perojustamente porque la cal es el componente que es atacado por las aguas agresivas, el cemento puzolánico será másresistente al ataque de éstas. Por otro lado, como el 3CaOAl2O3 está presente solamente en el componenteconstituido por el clinker Portland, la colada de cemento puzolánico desarrollará un menor calor de reacción duranteel fraguado. Este cemento es por lo tanto adecuado para ser usado en climas particularmente calurosos o para coladasde grandes dimensiones.Se usa principalmente en elementos en las que se necesita alta impermeabilidad y durabilidad.

Cemento siderúrgico

La puzolana ha sido sustituida en muchos casos por la ceniza de carbón proveniente de las centrales termoeléctricas,escoria de fundiciones o residuos obtenidos calentando el cuarzo. Estos componentes son introducidos entre el 35hasta el 80%. El porcentaje de estos materiales puede ser particularmente elevado, siendo que se origina a partir desilicatos, es un material potencialmente hidráulico. Esta debe sin embargo ser activada en un ambiente alcalino, esdecir en presencia de iones OH-. Es por este motivo que debe estar presente por lo menos un 20 % de cementoPortland normal. Por los mismos motivos que el cemento puzolanico, el cemento siderurgico también tiene buenaresistencia a las aguas agresivas y desarrolla menos calor durante el fraguado. Otra característica de estos cementoses su elevada alcalinidad natural, que lo rinde particularmente resistente a la corrosión atmosférica causada por lossulfatos.Tiene alta resistencia química, de ácidos y sulfatos, y una alta temperatura al fraguar.

Cemento de fraguado rápidoEl cemento de fraguado rápido, también conocido como "cemento romano ó prompt natural", se caracteriza poriniciar el fraguado a los pocos minutos de su preparación con agua. Se produce en forma similar al cemento Portland,pero con el horno a una temperatura menor (1.000 a 1.200 °C).[1] Es apropiado para trabajos menores, de fijaciones yreparaciones, no es apropiado para grandes obras porque no se dispondría del tiempo para efectuar una buena colada.Aunque se puede iniciar el fraguado controlado mediante retardantes naturales (E-330) como el ácido cítrico, peroaun así si inicia el fraguado aproximadamente a los 15 minutos (a 20 °C). La ventaja es que al pasaraproximadamente 180 minutos de iniciado del fraguado, se consigue una resistencia muy alta a la compresión (entre8 a 10 MPa), por lo que se obtiene gran prestación para trabajos de intervención rápida y definitivos. Hay cementosrápidos que pasados 10 años, obtienen una resistencia a la compresión superior a la de algunos hormigones armados(mayor a 60 MPa).

Cemento aluminosoEl cemento aluminoso se produce principalmente a partir de la bauxita con impurezas de óxido de hierro (Fe2O3),óxido de titanio (TiO2) y óxido de silicio (SiO2). Adicionalmente se agrega óxido de calcio o bien carbonato decalcio. El cemento aluminoso también recibe el nombre de «cemento fundido», pues la temperatura del horno alcanzahasta los 1.600 °C, con lo que se alcanza la fusión de los componentes. El cemento fundido es colado en moldes paraformar lingotes que serán enfriados y finalmente molidos para obtener el producto final.El cemento aluminoso tiene la siguiente composición de óxidos:

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•• 35-40% óxido de calcio•• 40-50% óxido de aluminio•• 5% óxido de silicio•• 5-10% óxido de hierro•• 1% óxido de titanioSu composición completa es:• 60-70% CaOAl2O3• 10-15% 2CaOSiO2• 4CaOAl2O3Fe2O3• 2CaOAl2O3SiO2Por lo que se refiere al óxido de silicio, su presencia como impureza tiene que ser menor al 6 %, porque elcomponente al que da origen, es decir el (2CaOAl2O3SiO2) tiene pocas propiedades hidrófilas (poca absorción deagua).

Reacciones de hidratación

CaOAl2O3+10H

2O → CaOAl

2O310H

2O (cristales hexagonales)

2(CaOAl2O3)+11H

2O → 2CaOAl

2O38H

2O + Al(OH)

3 (cristales + gel)

2(2CaOSiO2)+ (x+1)H

2O → 3CaO2SiO

2xH

2O + Ca(0H)

2 (cristales + gel)

Mientras el cemento Portland es un cemento de naturaleza básica, gracias a la presencia de cal Ca(OH)2, el cementoaluminoso es de naturaleza sustancialmente neutra. La presencia del hidróxido de aluminio Al(OH)3, que en estecaso se comporta como ácido, provocando la neutralización de los dos componentes y dando como resultado uncemento neutro.El cemento aluminoso debe utilizarse en climas fríos, con temperaturas inferiores a los 30 °C. En efecto, si latemperatura fuera superior, la segunda reacción de hidratación cambiaría y se tendría la formación de3CaOAl2O36H2O (cristales cúbicos) y una mayor producción de Al(OH)3, lo que llevaría a un aumento del volumeny podría causar fisuras.

Proceso de fabricación del cemento Portland.

Propiedades generales delcemento

•• Buena resistencia al ataquequímico.

• Resistencia a temperaturas elevadas.Refractario.

• Resistencia inicial elevada quedisminuye con el tiempo.Conversión interna.

•• Se ha de evitar el uso de armaduras.Con el tiempo aumenta laporosidad.

•• Uso apropiado para bajastemperaturas por ser muyexotérmico.

Está prohibido el uso de cementoaluminoso en hormigón pretensado. Lavida útil de las estructuras de hormigón armado es más corta.

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El fenómeno de conversión (aumento de la porosidad y caída de la resistencia) puede tardar en aparecer encondiciones de temperatura y humedad baja.El proyectista debe considerar como valor de cálculo, no la resistencia máxima sino, el valor residual, después de laconversión, y no será mayor de 40 N/mm2.Se recomienda relaciones A/C ≤ 0,4, alta cantidad de cemento y aumentar los recubrimientos (debido al pH másbajo).

Propiedades físicas del cemento de aluminato de calcio•• Fraguado: Normal 2-3 horas.•• Endurecimiento: muy rápido. En 6-7 horas tiene el 80% de la resistencia.•• Estabilidad de volumen: No expansivo.•• Calor de hidratación: muy exotérmico.

AplicacionesEl cemento de aluminato de calcio resulta muy adecuado para:•• Hormigón refractario.•• Reparaciones rápidas de urgencia.•• Basamentos y bancadas de carácter temporal.Cuando su uso sea justificable, se puede utilizar en:•• Obras y elementos prefabricados, de hormigón en masa o hormigón no estructural.•• Determinados casos de cimentaciones de hormigón en masa.•• Hormigón proyectado.No resulta nada indicado para:•• Hormigón armado estructural.•• Hormigón en masa o armado de grandes volúmenes.(muy exotérmico)Es prohibido para:•• Hormigón pretensado en todos los casos.

Usos comunes del cemento de aluminato de calcio•• Alcantarillados.•• Zonas de vertidos industriales.•• Depuradoras.•• Terrenos sulfatados.•• Ambientes marinos.•• Como mortero de unión en construcciones refractarias.•• Carreteras

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Proceso de fabricaciónExiste una gran variedad de cementos según la materia prima base y los procesos utilizados para producirlo, que seclasifican en procesos de vía seca y procesos de vía húmeda.El proceso de fabricación del cemento comprende cuatro etapas principales:1.1. Extracción y molienda de la materia prima2.2. Homogeneización de la materia prima3. Producción del Clinker4.4. Molienda de cementoLa materia prima para la elaboración del cemento (caliza, arcilla, arena, mineral de hierro y yeso) se extrae decanteras o minas y, dependiendo de la dureza y ubicación del material, se aplican ciertos sistemas de explotación yequipos. Una vez extraída la materia prima es reducida a tamaños que puedan ser procesados por los molinos decrudo.La etapa de homogeneización puede ser por vía húmeda o por vía seca, dependiendo de si se usan corrientes de aire oagua para mezclar los materiales. En el proceso húmedo la mezcla de materia prima es bombeada a balsas dehomogeneización y de allí hasta los hornos en donde se produce el clínker a temperaturas superiores a los 1500 °C.En el proceso seco, la materia prima es homogeneizada en patios de materia prima con el uso de maquinariasespeciales. En este proceso el control químico es más eficiente y el consumo de energía es menor, ya que al no tenerque eliminar el agua añadida con el objeto de mezclar los materiales, los hornos son más cortos y el clínker requieremenos tiempo sometido a las altas temperaturas.El clínker obtenido, independientemente del proceso utilizado en la etapa de homogeneización, es luego molido conpequeñas cantidades de yeso para finalmente obtener cemento.Reacción de las partículas de cemento con el agua1.1. Periodo inicial: las partículas con el agua se encuentran en estado de disolución, existiendo una intensa reacción

exotérmica inicial. Dura aproximadamente diez minutos.2.2. Periodo durmiente: en las partículas se produce una película gelatinosa, la cual inhibe la hidratación del material

durante una hora aproximadamente.3.3. Inicio de rigidez: al continuar la hidratación de las partículas de cemento, la película gelatinosa comienza a

crecer, generando puntos de contacto entre las partículas, las cuales en conjunto inmovilizan la masa de cemento.También se le llama fraguado. Por lo tanto, el fraguado sería el aumento de la viscosidad de una mezcla decemento con agua.

4. Ganancia de resistencia: al continuar la hidratación de las partículas de cemento, y en presencia de cristales deCaOH2, la película gelatinosa (la cual está saturada en este punto) desarrolla unos filamentos tubulares llamados«agujas fusiformes», que al aumentar en número generan una trama que aumenta la resistencia mecánica entre losgranos de cemento ya hidratados.

5.5. Fraguado y endurecimiento: el principio de fraguado es el tiempo de una pasta de cemento de difícil moldeado yde alta viscosidad. Luego la pasta se endurece y se transforma en un sólido resistente que no puede serdeformado. El tiempo en el que alcanza este estado se llama «final de fraguado».

AlmacenamientoSi es cemento en sacos, deberá almacenarse sobre parrillas de madera o piso de tablas; no se apilará en hilerassuperpuestas de más de 14 sacos de altura para almacenamiento de 30 días, ni de más de 7 sacos de altura paraalmacenamientos hasta de 2 meses. Para evitar que el cemento envejezca indebidamente, después de llegar al área delas obras, el contratista deberá utilizarlo en la misma secuencia cronológica de su llegada. No se utilizará bolsaalguna de cemento que tenga más de dos meses de almacenamiento en el área de las obras, salvo que nuevos ensayosdemuestren que está en condiciones satisfactorias.

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Referencias[1] Ficha de datos de seguridad. CNP PM NF (http:/ / www. cementonatural. com/ productos/ materiales/ pdf/ eprompt. pdf) (cemento prompt

natural), VICAT (2002)

Enlaces externos• Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Cemento. CommonsWikilibros• Wikilibros alberga un libro o manual sobre Impactos ambientales/Cemento.• Instituto Español del Cemento y sus Aplicaciones (http:/ / www. ieca. es/ default. asp?id_cat=3)• Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto (http:/ / www. imcyc. com/ )• Publicación digital sobre el cemento (http:/ / www. cemento. info/ )• Anejo 3 EHE-08 (http:/ / www. fomento. es/ NR/ rdonlyres/ 816DE227-4188-41C4-A933-2DCADB6F80F9/

37451/ Anejo3borde. pdf)

Fuentes y contribuyentes del artículo 9

Fuentes y contribuyentes del artículoCemento  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=58227603  Contribuyentes: -jem-, 3coma14, Aalvarez12, Abajo estaba el pez, Adriansm, Airunp, AlessandroOdo, Alfredobi, Antac,Athenea28, Atila rey, Aykrmela, Açipni-Lovrij, BlackBeast, Carlosblh, Carmin, Chuskito44, Cimento, Cobalttempest, Cookie, David triback, David0811, Delphidius, Dianai, Diegazo,Diegusjaimes, Digigalos, Dodo, Domato, Echani, Emiduronte, Er Komandante, Fepe87, Fernando Estel, Foundling, GMoyano, Gaius iulius caesar, Gizmo II, Góngora, Götz, HUB, Heimo66,Hugo Mariano Pavone, Isha, Ivansanchez, JMCC1, Javeavillas, Javierito92, Jcaraballo, Jkbw, Jonur, Jordiferrer, Jorge c2010, Jucama, Jucapac, Justincheng12345, Kaiszz, Ketamino, Konradhv,Laura Fiorucci, Leonpolanco, Leugim1972, Libertad y Saber, Lin linao, Lourdes Cardenal, Lucien leGrey, Ma. Elena RuizdeChávez, Magister Mathematicae, Makete, Maleja19, Marsal20,Mastertowr, Matdrodes, Mercenario97, Miss Manzana, Mmarrher, Mortadelo2005, Myrabella, NACLE, Nelsito777, Netito777, Nixón, Noventamilcientoveinticinco, Numbo3, Ortisa,Pablo2garcia, Panchurret, Pelaox, Petronas, Petruss, Pichun, Poc-oban, Predalien Runner, Pólux, Queninosta, Rafa3040, Rastrojo, Retama, RoyFocker, Samcienfuegos, Sanbec, Sasquatch21,Schekinov Alexey Victorovich, Sms, Suener1, Sunloo, SuperBraulio13, Susleriel, Taichi, Tano4595, Tirithel, Toge, Tortillovsky, Tostadora, Truor, Varano, Vitamine, Víctor Morales Flórez,Walter closser, Wikiléptico, Wilfredor, Xatufan, Xexito, Zoe0, 412 ediciones anónimas

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