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Historia y clasificación de cementos hidráulicos

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Historia y clasificación de cementos hidráulicos

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Desde la antiguedad los egipcios ya utilizaban yeso impuro calcinado. Los griegos y los romanos utilizaban caliza calcinada y, después aprendieron a mezclar cal con agua, arena, piedra triturada o ladrillo y tejas quebradas. Una de las construcciones mas importantes, hecho por los romanos fue por la necesidad de hacer construcciones sumergidas en agua, ya que un mortero de cal no endurece bajo el agua, por lo que mezclaban cal ceniza volcanica o con tejas de arcilla quemada, finamente triturada. En 1756, John Smeaton fue comisionado para construir el faro de Eddvstone, en la costa de Cornish, Inglaterra y descubrió que el mejor mortero se obtenía cuando se mezclaba puzolana con caliza que contenía una alta cantidad de material arcilloso.
Con el paso del tiempo se desarrollaron otros tipos de cementos hidráulicos tal es el caso del cemento romano que obtuvo James Parker por calcinación de nódulos de caliza arcillosa que vinieron a culminar en la patente del cemento portland que obtuvo en 1824 Joseph Aspdin, un ladrillero, albañil y constructor de Leeds.

Clasificación de cementos hidráulicos

⦁ Cemento portland común (normal)

⦁ Cemento modificado

⦁ Cemento de Alta Resistencia y fraguado rápido (Se usa en resistencia a 6 días)

⦁ Cemento bajo calor

⦁ Cemento contra sulfatos (La resistencia normal se  alcanza en 28 días.)

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Primera Etapa

Extracción y trituración

La primera etapa del proceso de producción de cemento inicia con la selección de las materias primas. Estas incluyen caliza, marga, arcilla, pizarra, etc.
A partir de estas materias se obtienen los siguientes compuestos minerales: carbonato cálcico (CaCO₃), óxido de silicio (SiO₂), óxido de aluminio (Al₂O₃) y óxido de fierro (Fe₂SO₃).

Segunda Etapa

Cocción y clinker

Después los materiales pasan por un proceso de cocción del crudo en hornos rotatorios hasta alcanzar una temperatura del material cercana a los 2000°C, para ser enfriado bruscamente y finalmente obtener el clinker.

Tercera Etapa

Molienda del clinker y envasado

Para la última etapa se hace una molienda del clinker con otros componentes como el yeso (regulador del fraguado) y adiciones (escorias de alto horno, cenizas volantes, caliza, puzolanas, etc.), para dar lugar a los distintos tipos de cemento.

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Características y propiedades de los componentes del concreto

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Características y propiedades de los componentes del concreto

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El concreto de uso común, o convencional, se produce mediante la mezcla de tres componentes esenciales, cemento, agua y agregados, a los cuales eventualmente se incorpora un cuarto componente que genéricamente se designa como aditivo. Las principales características y propiedades del concreto que pueden ser influidas y modificadas por los diferentes tipos y clases de cemento, son las siguientes:

Concreto fresco

Cohesión y manejabilidad

Perdida de revenimiento

 Asentamiento y sangrado

Tiempo de fraguado

Concreto endurecido

Adquisición de resistencia mecánica

 Generación de calor

Resistencia al ataque de los sulfatos

Estabilidad dimensional (cambios volumétricos)

Componentes del  Concreto

Cemento: debe corresponder en marca y en tipo con el usado para calcular la dosificación.

Los agregados pétreos: deben estar limpios, sin materia orgánica, polvo o arcilla, ser durables, de granulometría adecuada, redondeados.

El agua: debe ser limpia, exenta de ácidos, bases, aceites y materia orgánica.

Los aditivos: se recomienda que las pruebas de dosificación de los aditivos sean hechas con los mismos tipos de cemento, agregados, puzolanas e inclusores de aire y con las mismas proporciones y secuencia de producción especificados para el trabajo.

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Propiedades y características de concretos especiales

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Propiedades y características de concretos especiales

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Son aquellos cuyas características principales no son las del concreto ordinariamente concebido, ya sea por algún tipo especial de insumos, o por la tecnología de aplicación y/o producción. Muchos de los concretos especiales no contienen cemento Pórtland.

Algunos tipos de concretos sin cemento portland

Concreto acrílico

Se emplea como componente de los sistemas de impermeabilización para sellar, rellenar, calafatear y emboquillar juntas y grietas entre diversos materiales utilizados en la construcción. Mantiene sus propiedades (adherencia y elasticidad) por mucho tiempo en interiores o exteriores. No escurre en aplicaciones verticales ni se cuelga por el calor. Puede pintarse sobre el cemento vulcanizado, sin que se desprenda ni se decolore. Es sumamente económico, fácil de aplicar y de larga duración.

Cemento de calcio y aluminio

El concreto refractario es un tipo de concreto con propiedades refractarias, es decir un material que retiene su dureza al someterse a altas temperaturas.
El concreto refractario se utiliza en el recubrimiento para las paredes de hornos industriales, y aplicaciones de ese tipo, como en calderas (aislando el calor en su interior).

Concreto de látex

El concreto modificado con látex es un cemento o mortero adicionado con un polímero (látex) las moléculas del polímero recubren las partículas de los agregados y del cemento o mortero rellenando los huecos.
 * Mayor resistencia
 * Una mejor adherencia
 * Resistencia a las congelaciones y      descongelaciones
 * Mejor flexibilidad
 * Impermeabilización
 * Desempeño superior sujeto a cargas
 * funciona sobre substratos contaminados y no sólidos
 * soporta trafico extra pesado.

Cemento epoxi

Es un compuesto tricomponente a base de arenas silíceas seleccionadas, pigmentos estables y aditivos especiales, que endurecen por simple reacción química. Sirve como pavimento en estacionamientos o en fabricas etc.

Concretos especiales con cemento Portland

Concreto poroso

Es un mortero con macro poros, altamente transpirable que ayuda a la rápida evaporación de las humedades en diferentes superficies. Son morteros mas blandos.
Son ideales para ser aplicados en paredes con problemas de humedad, o en lugares con mayor humedad.

Concreto traslúcido

Es un concreto polimérico diseñado bajo patente Mexicana, que incluye cemento, agregados y aditivos. Permite el paso de la luz y desarrolla características mecánicas superiores a las del concreto tradicional, comercialmente es conocido como iLum.

Concreto coloreado

El concreto coloreado (CC) constituye una alternativa actual para garantizar armonía a través de los colores en las ciudades. Se utilizan principalmente en tejas de concretos y firmes.

Concreto pesado

Se utiliza en paredes de bóvedas y cajas fuertes, en pisos industriales, en elementos que sirven de contra-peso y en la fabricación de contenedores para desechos radiactivos. Los agregados pesados deben tener granulometría conveniente, resistencia mecánica y compatibilidad con el cemento Portland. Generalmente se usan agregados como las baritas, minerales de fierro como la magnetita, limonita y hematita.

Concreto altamente fluido.

Concreto que posee un diseño especial de elevada fluidez para incrementar y mantener su manejabilidad durante la colocación. Está disponible en diseño corriente y fino.

Concreto sub-acuático

El concreto subacuático permite colados bajo el agua con una muy baja pérdida de cemento y agregado fino por lavado. Esta muy baja pérdida de material cementante garantiza una total consolidación y la resistencia proyectada lo que significa la integridad estructural de los elementos colados. Tiene una baja contaminación por lo cual no afecta al medio ambiente.

Concreto con aire incluido

La incorporación del aire se recomienda para casi todos los concretos, principalmente para mejorar la resistencia a congelación-deshielo de concretos expuestos al agua y a los descongelantes. Sin embargo, la inclusión de aire presenta otros beneficios para el concreto fresco y el concreto endurecido.

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Kumar Mehta y Paulo Monteiro, IMCYC, 1998, Concreto. Estructural, Propiedades y Materiales, Pág. 3.

Arthur H. Nilson, Diseño de Estructuras de Concreto, EDITORIAL MC GRAW-HILL, 2000  Pág. 1.

Manuel Mena Ferrer, CFE 1994, Manual de Tecnología del concreto, Editorial LIMUSA, S.A. de C.V. Pag.1, 24.

González, 2004, Manual de supervisión de obras de concreto, Limusa, Págs. 19,22,29