Cemento, el principal conglomerante de la construcción

El cemento es el material conglomerante por excelencia, siendo el componente primordial del hormigón (y de algunos morteros).

Es un material capaz de endurecerse después de interactuar químicamente con el agua del mezclado en un proceso conocido como fraguado, siendo la fuente de las propiedades fisicoquímicas y mecánicas del hormigón. Sin embargo, el cemento sólo constituye entre un 10 y 20% del peso del hormigón.

La palabra Cemento deriva del latín cæmentum, cuyo significado es argamasa.

Este origen no es extraño porque, en comparación con las demás civilizaciones antiguas, los romanos explotaron al cemento como material conglomerante para sus construcciones.

El cemento Portland es la versión más utilizada en el mundo constructivo, puesto que interviene en la edificación de puentes, presas, edificios, losas, muros, suelos, etc. En el entorno industrial el cemento ha evolucionado notablemente, por lo que es parte esencial de sus estructuras.

Tipos de cemento

Cabe destacar que el cemento es un material que presenta una composición química variada, por lo que existen diferentes tipos de cemento, entre los que destacan:

  • Los cementos arcillosos (cuyo componentes principales son las arcillas y las piedras calizas). Aquí se incluye al Cemento Portland.
  • Los cementos puzolánicos (cuyo componente principal son las cenizas volcánicas, conocidas como puzolanas).

¿De qué está compuesto el cemento?

La composición básica del cemento dependerá por tanto del tipo de cemento. Si es un cemento arcilloso o puzolánico.

Qué es el cemento

Nos vamos a centrar en la composición del cemento Portland, por ser el más usado y conocido.

Así, desde una perspectiva química, está compuesto por los siguientes óxidos:

  • Sílice (SiO2): este óxido representa entre 19 y 25% del cemento. 
  • Alúmina (Al2O3): su cantidad varía entre un 3,5 y 8% del cemento.
  • Óxido de Hierro (Fe2O3): su proporción oscila entre el 2,5 y 4,5% del total.
  • Cal (CaO): el componente predominante, representando entre un 62 y 65% del cemento.
  • Yeso (SO3): representa un 1,5 y 4,5% del material.
  • Magnesia (MgO): su proporción se ubica entre un 0,5 y 5% de la mezcla. 
  • Álcalis (Na2O, K2O): por último, la cantidad este óxido oscila entre 0,2 y 1,2% del total. 

¿Cómo se fabrica el cemento?

El proceso estándar de fabricación industrial del cemento diferencia 3 pasos principalmente:

1º La extracción, trituración, dosificación, corrección y molienda de la materia prima, que se trata principalmente de caliza, arcilla, arena, yeso y mineral férrico.

2º La producción de clínkers. La caliza, arcilla, arena y mineral férrico molidos son homogenizados en depósitos de almacenamiento para producir unidades básicas, las cuales son precalentadas y calcinadas en hornos para producir estos llamados clínkers.

3º El enfriado y almacenamiento de los clínkers.

Por último, a estos clinker producidos se le añade cierta cantidad de yeso, con el objeto de reducir la tendencia del material básico a contraerse excesivamente al fraguar.

Propiedades del cemento

Las principales propiedades fisicoquímicas del cemento son:

  • Finura: un factor importante en la hidratación es la superficie de contacto. Por ello, mientras más finas sean las partículas del cemento mayor será la velocidad de hidratación, lo que provoca un desarrollo de resistencias del hormigón más rápido.
  • Tiempo de fraguado: cuando el cemento reacciona con el agua y forma la pasta de hormigón, esta será una mezcla con plasticidad constante por un tiempo limitado. Luego, la mezcla se endurecerá gradualmente.
  • Consistencia normal: se refiere a la fluidez de la mezcla correspondiente para una cantidad de agua. Esta propiedad guarda relación con la calidad del cemento y el tiempo de fraguado.
  • Resistencia mecánica: el cemento le proporciona al hormigón resistencia mecánica. Sin embargo, la calidad y las proporciones de los demás componentes influyen también en la resistencia del hormigón, aunque en menor proporción.
  • Calor de hidratación: la hidratación es una reacción exotérmica, esto quiere decir que emite calor. Esta propiedad permite precisar la temperatura máxima que desarrollara el hormigón fresco, así como en qué momento se alcanzara. 
Composición del cemento

Otras propiedades del cemento

  • Falso fraguado.
  • Estabilidad de volumen.
  • Contenido de aire.
  • Módulo fundente.
  • Compuestos secundarios.
  • Pérdida por calcinación.
  • Residuo insoluble.
  • Peso específico y densidad relativa.

Cuál es su importancia

El cemento es un material importante en las construcciones porque permite lograr la formación del hormigón. La unión de los agregados pétreos y arena no sería posible sin el cemento, ya que es éste el responsable de permitir su unificación en una sola mezcla consistente.

Cuando el cemento es mezclado con los demás componentes del hormigón, y entra en contacto con el agua, se produce una reacción química llamada hidratación. Este fenómeno conlleva al proceso de fraguado.

En términos simples, durante el fraguado las partículas pétreas quedan envueltas por un gel, el cual va en aumento con el transcurrir del tiempo. Esto origina que el resto de materiales se fusionen para formar una masa pastosa única, conocida como hormigón.

La hidratación es detonada principalmente por el óxido de calcio (cal) y el agua, por lo que no es un proceso especial del cemento, ya que otros conglomerantes pueden desarrollarlo, ejemplo de ello son la cal y el yeso.

Sin embargo, no todos los aglutinantes conocidos pueden propiciar la creación de un material tan versátil y resistente como el hormigón. El cemento cuenta con una composición que ha sido repotenciada y afinada durante años, por ello, es una especie de cal hidráulica perfeccionada.

Usos del cemento en la construcción industrial

El principal uso del cemento en la construcción industrial es la formación del hormigón, usado para la construcción de soleras, muros, ladrillos, elementos monolíticos, etc.

Cemento industrial

Adicionalmente, el cemento hace posible la generación de hormigón armado, el cual es un hormigón reforzado con mallazos y/o fibras (sintéticas o metálicas), para que resista mejor a las tensiones. 

El hormigón armado es necesario para construir pilares, cimentaciones, vigas, entre otros elementos que constituyen la estructura de una nave industrial. 

No obstante, el hormigón armado es especialmente útil para construir losas de pavimentos, las cuales reciben diferentes tratamientos de acabado para optimizar la superficie del complejo industrial, y así evitar que las cargas de maquinaria pesada los deterioren gravemente.

Esto hace que el cemento como mezcla pura no sea el material más recomendado para construir suelos en sí mismos, ya que su baja dureza ocasiona un desgaste acelerado de la superficie. 

En su lugar, es usual que se opte por suelos de hormigón, donde el cemento sí es uno de los materiales fundamentales que lo conforman.

La superficie de losas compuestas por hormigón requiere de tratamientos basados en el sellado y endurecimiento de las losas. Este tratamiento daría como resultado a la obtención del hormigón pulido, el cual destaca por otorgar una protección efectiva que simplifica el mantenimiento del pavimento.

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