Hormigón

Obras públicas. Concreto. Características. Composición. Agua de mezcla. Agregados. Propiedades. Técnicas de construcción. Cemento Portland

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Hormigón o Concreto, material artificial utilizado en ingeniería que se obtiene mezclando cemento Portland, agua, algunos materiales bastos como la grava y otros refinados, y una pequeña cantidad de aire.

El hormigón es casi el único material de construcción que llega en bruto a la obra. Esta característica hace que sea muy útil en construcción, ya que puede moldearse de muchas formas. Presenta una amplia variedad de texturas y colores y se utiliza para construir muchos tipos de estructuras, como autopistas, calles, puentes, túneles, presas, grandes edificios, pistas de aterrizaje, sistemas de riego y canalización, rompeolas, embarcaderos y muelles, aceras, silos o bodegas, factorías, casas e incluso barcos.

Otras características favorables del hormigón son su resistencia, su bajo costo y su larga duración. Si se mezcla con los materiales adecuados, el hormigón puede soportar fuerzas de compresión elevadas. Su resistencia longitudinal es baja, pero reforzándolo con acero y a través de un diseño adecuado se puede hacer que la estructura sea tan resistente a las fuerzas longitudinales como a la compresión. Su larga duración se evidencia en la conservación de columnas construidas por los egipcios hace más de 3.600 años.

Características

Existen diferencias muy marcadas entre los metales y el concreto que son importantes, tales como la baja resistencia a la tracción, la alta resistencia ante la compresión y la falta de ductilidad en el concreto.

Aunque el concreto tiene un uso generalizado, también tiene algunas limitaciones como la baja resistencia a la contracción, los movimientos térmicos y la permeabilidad.

Como se dijo el concreto ofrece flexibilidad pero tiene sus riesgos; ejemplo: Un lote de vigas de acero se puede ensayar antes de instalarlas, pero la unión del concreto no se puede ensayar con anticipación; esta depende de la habilidad del constructor.

Composición

Los componentes principales del hormigón son pasta de cemento Portland, agua y aire, que puede entrar de forma natural y dejar unas pequeñas cavidades o se puede introducir artificialmente en forma de burbujas. Los materiales inertes pueden dividirse en dos grupos: materiales finos, como puede ser la arena, y materiales bastos, como grava, piedras o escoria. En general, se llaman materiales finos si sus partículas son menores que 6,4 mm y bastos si son mayores, pero según el grosor de la estructura que se va a construir el tamaño de los materiales bastos varía mucho. En la construcción de elementos de pequeño grosor se utilizan materiales con partículas pequeñas, de 6,4 mm. En la construcción de presas se utilizan piedras de 15 cm de diámetro o más. El tamaño de los materiales bastos no debe exceder la quinta parte de la dimensión más pequeña de la pieza de hormigón que se vaya a construir.

Agua de mezcla.- Aunque para preparar el concreto se puede utilizar cualquier tipo de agua potable, también se puede utilizar agua impotable pero, el exceder los constituyentes de agua puede afectar el tiempo del fraguado y la resistencia. Cuando existe duda de la calidad del agua, se hacen ensayos de las mezclas del concreto.

Aire incorporado.- El propósito principal del aire incorporado es el de mejorar la trabajabilidad del concreto y aumentar su resistencia a los ciclos de congelamiento - descongelamiento.

El aire incorporado es la adición deliberada de burbujas de aire, pueden estar entre 3% y 9% en volumen de la mezcla. El punto importante es que las burbujas no estén interconectadas y estén bien distribuidas.

Agregados.- Estos son los materiales bastos descritos anteriormente, estos normalmente constituyen el 60-70% del volumen total del concreto.

Las variables del agregado son el tamaño, la forma, la porosidad, la gravedad específica, la absorción de la humedad, la resistencia a la abrasión y la estabilidad química.

Otras adiciones (aditivos). - Se pueden agregar otros agentes al concreto aparte de los ya mencionados como:

1. - Los aceleradores disminuyen el tiempo de fraguado lo cual es necesario a bajas temperaturas. El cloruro de calcio es el más común.

2. - Los retardores aumentan el tiempo de fraguado necesario en un clima muy caliente.

3. - Los reductores de agua (plastificante) suministran una buena trabajabilidad para una buena relación agua-cemento. Un ejemplo es lignosulfato (subproducto de la pulpa de madera).

4.- Las puzzolanas reaccionan con la cal (Ca(OH)2) se liberan durante el fraguado. La ceniza pulverizada del carbón quemado es la puzzolana común.

5.- Los superplantificantes aumentan la trabajabilidad o fluidez de la mezcla del concreto.

Al mezclar el cemento Portland con agua, los compuestos del cemento reaccionan y forman una pasta aglutinadora (como un tipo de gel). Si la mezcla está bien hecha, cada partícula de arena y cada trozo de grava queda envuelta por la pasta y todos los huecos que existan entre ellas quedarán rellenos. Cuando la pasta se seca y se endurece, todos estos materiales quedan ligados formando una masa sólida.

En condiciones normales el hormigón se fortalece con el paso del tiempo. La reacción química entre el cemento y el agua que produce el endurecimiento de la pasta y la compactación de los materiales que se introducen en ella requiere tiempo. Esta reacción es rápida al principio pero después es mucho más lenta. Si hay humedad, el hormigón sigue endureciéndose durante años. Por ejemplo, la resistencia del hormigón vertido es de 70.307 g/cm2 al día siguiente, 316.382 g/cm2 una semana después, 421.842 g/cm2 al mes siguiente y 597.610 g/cm2 pasados cinco años.

Las mezclas de hormigón se especifican en forma de relación entre los volúmenes de cemento, arena y piedra utilizados. Por ejemplo, una mezcla 1:2:3 consiste en una parte por volumen de cemento, dos partes de arena y tres partes de agregados sólidos. Según su aplicación, se alteran estas proporciones para conseguir cambios específicos en sus propiedades, sobre todo en cuanto a resistencia y duración. Estas relaciones varían de 1:2:3 a 1:2:4 y 1:3:5. La cantidad de agua que se añade a estas mezclas es de 1 a 1,5 veces el volumen de cemento. Para obtener hormigón de alta resistencia el contenido de agua debe ser bajo, sólo el suficiente para humedecer toda la mezcla. En general, cuanta más agua se añada a la mezcla, más fácil será trabajarla, pero más débil será el hormigón cuando se endurezca.

El hormigón puede hacerse absolutamente hermético y utilizarse para contener agua y para resistir la entrada de la misma. Por otra parte, para construir bases filtrantes, se puede hacer poroso y muy permeable. También puede presentar una superficie lisa y pulida tan suave como el cristal. Si se utilizan agregados pesados, como trozos de acero, se obtienen mezclas densas de 4.000 kg/m3. También se puede fabricar hormigón de sólo 481 kg/m3 utilizando agregados ligeros especiales y espumas. Estos hormigones ligeros flotan en el agua, se pueden serrar en trozos o clavar en otras superficies.

Para pequeños trabajos o reparaciones, puede mezclarse a mano, pero sólo las máquinas mezcladoras garantizan una mezcla uniforme. La proporción recomendada para la mayoría de usos a pequeña escala —como suelos, aceras, calzadas, patios y piscinas— es la mezcla 1:2:3.

Cuando la superficie del hormigón se ha endurecido requiere un tratamiento especial, ya sea salpicándola o cubriéndola con agua o con materiales que retengan la humedad, capas impermeables, capas plásticas, arpillera húmeda o arena. También hay pulverizadores especiales. Cuanto más tiempo se mantenga húmedo el hormigón, será más fuerte y durará más. En época de calor debe mantenerse húmedo por lo menos tres días, y en época de frío no se debe dejar congelar durante la fase inicial de endurecimiento. Para ello se cubre con una lona alquitranada o con otros productos que ayudan a mantener el calor generado por las reacciones químicas que se producen en su interior y provocan su endurecimiento.

Propiedades del concreto

Resistencia a la compresión.- La reacción de hidratación de la pasta de cemento depende del tiempo. La resistencia a la compresión aumenta significativamente con la baja relación agua-cemento.

Con el arrastre de aire disminuye la resistencia a la compresión para una relación agua-cemento determinada, su uso podría cuestionarse. Sin embargo, la retención de aire hace que el concreto sea más durable.

Humedad.- La reducción o remoción de la humedad superficial disminuirá o frenará totalmente la reacción de hidratación. Si se interrumpe el curado húmedo y se deja la exposisión al aire seco, frena completamente el curado, es interesante observar que si se restablece el curado con el aire húmedo, la resistencia aumentará.

Temperatura.- El tipo correcto de pasta de cemento, la relación de agua-cemento y el tratamiento para obtener una resistencia óptima variará dependiendo de la temperatura ambiente.

Contracción.- La contracción se puede presentar en dos etapas. En la primera etapa, ocurre cuando el concreto está en estado plástico. Esta etapa es dependiente del agua, del tiempo y de temperatura.

Hay pérdidas de agua en las formaletas y también en la evaporación, además del consumo de agua de hidratación y el efecto neto es de disminuir el volumen.

La segunda etapa de contracción ocurre después del endurecimiento inicial de la pasta. Se debe a una hidratación adicional y a un enfriamiento de la masa. Esto generalmente produce pocas dificultades, pero en algunos casos la masa de concreto no endurece uniformemente debido a la falta de uniformidad en la humedad de los alrededores, como en el caso de encontrarse por encima y por debajo del suelo.

Resistencia a la abrasión y durabilidad.- La abrasión se vuelve muy importante en las carreteras, en los pisos de concreto y los vertedores de las represas. Como es de esperarse, un concreto más fuerte tiene mejor resistencia al desgaste. Sin embargo, existen otros agentes que tienen un efecto sobre la durabilidad del concreto. Por ejemplo, algunos suelos tienen un alto contenido de sulfato debido a la reacción química de este con los componentes del cemento.

Técnicas de construcción

El hormigón se moldea de muchas maneras. Para construir los cimientos de pequeños edificios se vierte directamente en zanjas cavadas en la tierra. Para otros tipos de cimientos y algunos muros, se vierte entre los soportes o encofrados de madera o de hierro, que se eliminan cuando el hormigón se ha secado. En la construcción con losas prefabricadas, las planchas que forman techos y suelos se montan en el suelo y después se elevan con gatos hidráulicos y se fijan las columnas a la altura precisa. Los encofrados deslizantes se utilizan para formar columnas y los núcleos de los edificios. Se van moviendo hacia arriba de 15 a 38 cm por hora mientras se vierte el hormigón y se colocan los refuerzos. El método de fraguar hacia arriba se suele utilizar en la construcción de edificios de una o dos plantas. Las paredes se fraguan en tierra o en la planta correspondiente y se sitúan con grúas. Después se fijan las paredes por sus extremos o entre ellas a unas columnas de hormigón. Para pavimentar carreteras con hormigón se utiliza una máquina pavimentadora de cimbra móvil. Esta máquina arrastra una estructura con dos guías metálicas separadas. Se vierte una capa de hormigón entre las dos guías y la máquina va avanzando lentamente. Las guías de los laterales mantienen el hormigón en su sitio hasta que éste se seca. Estas pavimentadoras pueden forjar una capa continua de pavimento de hormigón de uno o dos carriles.

En ciertas aplicaciones, como la construcción de piscinas, canales y superficies curvas, el hormigón puede aplicarse por inyección. Con este método el hormigón se pulveriza a presión con máquinas neumáticas sin necesidad de utilizar encofrados. Así se elimina todo el trabajo de los moldes de hierro y madera y se puede aplicar hormigón en lugares donde los métodos convencionales serían difíciles o imposibles de emplear.

El hormigón con aire ocluido es hormigón en el que se introducen pequeñas burbujas de aire en la mezcla con el cemento, durante su fabricación, preparación o en la fase de mezclado con la arena y los agregados. La presencia de estas burbujas aporta propiedades favorables al hormigón, tanto cuando está fresco como cuando se ha endurecido. Cuando está fresco y recién mezclado las burbujas de aire actúan como lubricante; hacen la mezcla más manejable por lo que reducen la cantidad de agua necesaria para hacerla. Este sistema de aire también reduce la cantidad de arena necesaria.

El aire presente en el hormigón endurecido reduce radicalmente los ajustes que derivan de la utilización de productos químicos anticongelantes en calles y carreteras. También previene los daños que producen en los pavimentos las heladas y deshielos. Las burbujas de aire funcionan como diminutas válvulas de seguridad que proporcionan espacio al agua para expandirse si la temperatura baja y se hiela.

Albañilería con hormigón

En todos los tipos de construcción de albañilería se utilizan ladrillos o bloques de hormigón. Se emplean por ejemplo en muros de carga y paredes, malecones, bardas o cortafuegos; como refuerzo de paredes de ladrillo, piedra o enlucidas con estuco o yeso; para proteger del fuego estructuras de acero y recintos como huecos de escaleras y ascensores, y para construir muros de contención, chimeneas y suelos.

Alrededor del 60% de los productos de hormigón para albañilería, como los bloques de escoria, se elaboran con agregados ligeros. Los más utilizados son arcillas tratadas, escoria de altos hornos, esquisto micáceo, agregados volcánicos naturales y cenizas. El tamaño de estos bloques, que se utilizan para construir paredes, tanto por debajo como por encima del suelo, suele ser de 20 × 20 × 40 cm. Estos bloques se colocan de forma horizontal y no suelen ser macizos para reducir peso y para que se forme una cámara de aire aislante. Se han desarrollado otros tipos de bloques de hormigón con dibujo que se utilizan sin revestimiento en casas, centros comerciales, escuelas, iglesias e instalaciones públicas.

La medida de los bloques está ya estandarizada: se pueden conseguir bloques específicos para cualquier trabajo sin tener que cortar y ajustar. También hay moldes para producir bloques con dibujos y relieves para paredes interiores y exteriores. Es posible conseguir cualquier color o tipo de textura.

Descripción de los diversos procedimientos de proporcionamiento de una mezcla de concreto

Primer procedimiento.- Supóngase que se necesita una mezcla que a los 28 días alcance una resistencia de 200 kg/cm2 y que estando fresca tenga un revenimiento de 10cm. Los materiales disponibles son:

Cemento:

  • Densidad 3.10

Arena fina:

  • Peso aparente: 1.5

  • Densidad: 2.5

  • Humedad: 4%

Grava (2.5 cm diámetro):

  • Peso aparente: 1.7

  • Densidad: 2.6

  • Humedad: 2%

La cantidad de agua por saco de cemento obtenida de la gráfica de Abrams es de 27.00 lts por saco.

Para el ejemplo propuesto, se supondrá un consumo de cemento de 400 kg/m3 (8 sacos de 50 Kg), de manera que un saco de cemento corresponderá un volumen de mezcla de 125 lts. El volumen que ocupa la lechada para un saco de cemento y 27 litros de agua será:

Volumen absoluto de cemento = 50/3.10 = 16.10 lts.

Volumen de mezcla = 27.00 lts.

Volumen de la lechada = 43.10 lts.

El volumen que queda por llenar con los agregados, es la diferencia entre el volumen del concreto, de 125 lts, y el volumen de la lechada que es de 43.10 lts.

Volumen absoluto de agregados = 125.00 - 43.10 = 81.90 lts.

Segundo procedimiento.- Este procedimiento se ilustrará con un ejemplo, iniciándolo desde las operaciones para la determinación de los pesos y densidades de los agregados.

Materiales y equipos necesarios para este procedimiento:

Cemento:

  • Agregados: arena y grava

  • Medida cilíndrica de 5 lts.

  • Artesa de lámina de 30 x 50 cm

  • Báscula que pese hasta 10 Kg

  • Balanza que pese hasta 250 gr. Con aproximación de 0.5 gr.

  • Probeta graduada de 1 lt

  • Papel secante

  • 0.25 lt de alcohol

Ejemplo ilustrativo:

I.- Determinación del peso aparente:

Arena:

Peso de la vasija de 5 lts llena: 9.100 Kg.

Peso de la vasija de 5 lts vacía: 1.450 Kg.

7.650 Kg.

Peso aparente = 7.650/5 = 1.530 Kg.

Grava:

Peso de la vasija de 5 lts llena: 10.200 Kg.

Peso de la vasija de 5 lts vacía: 1.450 Kg.

8.750 Kg.

Peso aparente = 8.750/5 = 1.750 Kg.

II.- Determinación de la densidad:

Arena:

Peso original de la muestra: 200 gr.

Peso de la muestra después de seca: 210 gr.

Volumen desalojado aparente: 70 cm3

Volumen desalojado absoluto: 80 cm3

Densidad de la arena = 200/80 = 2.5

Grava:

Peso original de la muestra: 200 gr.

Peso de la muestra después de seca: 208 gr.

Volumen desalojado aparente: 69 cm3

Volumen desalojado absoluto: 77 cm3

Densidad de la arena = 200/77 = 2.6

III.- Determinación de la relación de mezcla que contiene el menor volumen de vacío.

Proporción de la mezcla

Volumen

Peso de

de agregados en peso

Pesado

la mezcla

Arena

Grava

Litros

Kilogramos

4.00

10.00

5.00

9.00

4.50

10.00

5.00

9.50

5.00

10.00

5.00

9.60

5.50

10.00

5.00

9.40

6.00

10.00

5.00

9.30

IV.- Determinación de la relación de mezcla para producir la unidad de volumen.

Para hacer 5 lts se necesita un peso de cada agregado de:

Arena = 9.61 x 5.1 / 10 + 5.1 = 3.25 Kg.

Grava = 9.61 x 10 / 10 + 5.1 = 6.36 Kg.

Volumen absoluto de arena = 36.25 / 2.50 = 1.30

Volumen absoluto de grava = 6.36 / 2.60 = 2.48

Volumen absoluto total = 3.78 lts

Porcentajes de los ingredientes:

Lechada = 1.22 / 5 = 0.244 24.4%

Arena = 1.30 / 6 = 0.260 26.0%

Grava = 2.48 / 5 = 0.496 49.6%

V.- Cálculo de la revoltura.

Las proporciones referidas al volumen serán las siguientes:

Volumen de agua = 33 lts

Volumen de un saco de cemento = 16.1 lts

Volumen de la lechada = 49.1 lts

Volumen de arena = 49.1 x 26 / 24.4 = 52.3 lts

Volumen de grava = 49.1 x 49.6 / 24.4 = 100.0 lts

Cemento, sustancia de polvo fino hecha de argamasa de yeso capaz de formar una pasta blanda al mezclarse con agua y que se endurece espontáneamente en contacto con el aire.

El cemento tiene diversas aplicaciones como en la unión de arena y grava con cemento Portland (es el más usual) para formar hormigón, pegar superficies de distintos materiales o para revestimientos de superficies a fin de protegerlas de la acción de sustancias químicas. El cemento tiene diferentes composiciones para usos diversos. Pueden recibir el nombre del componente principal, como el cemento calcáreo, que contiene óxido de silicio, o como el cemento epoxiaco, que contiene resinas epoxídicas; o de su principal característica, como el cemento hidráulico, o el cemento rápido. Los cementos utilizados en la construcción se denominan en algunas ocasiones por su origen, como el cemento romano, o por su parecido con otros materiales, como el caso del cemento Portland, que tiene cierta semejanza con la piedra de Portland, usada en Gran Bretaña para la construcción. Los cementos que resisten altas temperaturas se llaman cementos refractantes.

El cemento se asienta o endurece por evaporación del líquido plastificante, como el agua, por transformación química interna, por hidratación, o por el crecimiento de cristales entrelazados. Otros tipos de cemento se endurecen al reaccionar con el oxígeno y el dióxido de carbono de la atmósfera.

Historia

La arquitectura del hierro y el vidrio, que había sido la principal aportación a la construcción hasta el siglo XIX, fue superada desde los comienzos del siglo XX por la técnica del hormigón armado o concreto. Tal progreso no habría sido posible sin el descubrimiento del cemento, material cuya producción resulta de significativa importancia para valorar el desarrollo de la economía de un país.

Fue la arcilla el primer material aglutinante empleado en la albañilería, a la que siguieron otros como el mortero de cal y el yeso vivo. Así, los egipcios emplearon yesos en sus pirámides y los romanos fabricaron hormigones con cementos naturales calcinados por acción volcánica. En el siglo I a. C., el arquitecto Marco Vitrubio Polión conocía los principios de agragación del hormigón. Los cementos hidráulicos, es decir, los que fraguan y endurecen bajo el agua por acción de estas sobra sus componentes, se conocían, por tanto, desde la antigüedad. En 1756, el ingeniero británico John Smeaton llegó a la conclusión de que los mejores cementos hidráulicos eran los fabricados a base de roca blanda impura, en lugar de la caliza dura pura preferida con anterioridad. En 1824, el también británico Joseph Aspdin observó que la escoria dura, clínica o clinker molida y mezclada con agua, producía un cemento de mejor calidad. El mortero fraguado a base de cemento, arena y agua presentaba características similares a la piedra natural extraída de las canteras de la isla de Portland, en el Reino Unido, por lo que le dio tal denominación.

De fraguado más rápido, los cementos de aluminato de calcio comenzaron a emplearze antes de la primera guerra mundial, al llegar a resultados satisfactorios la búsqueda de un producto que en uno o dos días adquiriese consistencia y resistiera la acción corrosiva de las aguas que transportan sulfatos de calcio y magnesio.

Cemento Portland

Los cementos Portland típicos consisten en mezclas de silicato tricálcico (3CaO·SiO2), aluminato tricálcico (3CaO·Al2O3) y silicato dicálcico (2CaO·SiO2) en diversas proporciones, junto con pequeñas cantidades de compuestos de magnesio y hierro. Para retardar el proceso de endurecimiento suele añadirse yeso.

Los compuestos activos del cemento son inestables, y en presencia de agua reorganizan su estructura. El endurecimiento inicial del cemento se produce por la hidratación del silicato tricálcico, el cual forma una sílice hidratada gelatinosa e hidróxido de calcio. Estas sustancias cristalizan, uniendo las partículas de arena o piedras —siempre presentes en las mezclas de argamasa de cemento— para crear una masa dura. El aluminato tricálcico actúa del mismo modo en la primera fase, pero no contribuye al endurecimiento final de la mezcla. La hidratación del silicato dicálcico actúa de modo semejante, pero mucho más lentamente, endureciendo poco a poco durante varios años. El proceso de hidratación y asentamiento de la mezcla de cemento se conoce como curado, y durante el mismo se desprende calor.

El cemento Portland se fabrica a partir de materiales calizos, por lo general piedra caliza, junto con arcillas, pizarras o escorias de altos hornos que contienen óxido de aluminio y óxido de silicio, en proporciones aproximadas de un 60% de cal, 19% de óxido de silicio, 8% de óxido de aluminio, 5% de hierro, 5% de óxido de magnesio y 3% de trióxido de azufre. Ciertas rocas llamadas rocas cementosas tienen una composición natural de estos elementos en proporciones adecuadas y se puede hacer cemento con ellas sin necesidad de emplear grandes cantidades de otras materias primas. No obstante, las cementeras suelen utilizar mezclas de diversos materiales.

En la fabricación del cemento se trituran las materias primas mezcladas y se calientan hasta que se funden en forma de escoria, que a su vez se tritura hasta lograr un polvo fino. Para el calentamiento suele emplearse un horno rotatorio de más de 150 m de largo y más de 3,2 m de diámetro. Estos hornos están ligeramente inclinados, y las materias primas se introducen por su parte superior, ya sea en forma de polvo seco de roca o como pasta húmeda hecha de roca triturada y agua. A medida que desciende a través del horno, se va secando y calentando con una llama situada al fondo del mismo. A medida que se acerca a la llama se separa el dióxido de carbono y la mezcla se funde a temperaturas entre 1.540 y 1.600 ºC. El material tarda unas seis horas en pasar de un extremo a otro del horno. Al salir se enfría con rapidez y se tritura, trasladándose con un compresor a una empaquetadora o a silos o depósitos de almacenamiento. El material obtenido tiene una textura tan fina que el 90% o más de sus partículas podría atravesar un tamiz o colador con 6.200 agujeros por centímetro cuadrado.

En los hornos modernos se pueden obtener de 27 a 30 kg de cemento por cada 45 kg de materia prima. La diferencia se debe sobre todo a la pérdida de agua y dióxido de carbono. Por lo general en los hornos se quema carbón en polvo, consumiéndose unos 450 kg de carbón por cada 900 g de cemento fabricado. También se utilizan gases y aceites.

Para comprobar la calidad del cemento se llevan a cabo numerosas pruebas. Un método común consiste en tomar una muestra de argamasa de tres partes de arena y una de cemento y medir su resistencia a la tracción después de una semana sumergida en agua.

Cemento de aluminato de calcio

El cemento de aluminato de calcio contiene mayor proporción de alumina y sus ingredientes activos son compuestos de oxido de calcio y alumina. Su base cristalina predominante es el aluminato monocálcico (CaO-Al2O3) y la base amorfa contiene hierro, oxido de calcio, alumina y sílice. Las materia primas con que se fabrica son bauxita y caliza

El cemento hidratado de forma similar al Portland desprende calor de forma mucho más rápida que este. Es resistente a las aguas con sulfatos e incluso a los ácidos orgánicos de escaso poder corrosivo. Por otra parte el máximo nivel de resistencia de este cemento se adquiere dentro de las primeras 24hrs.

Cementos especiales

Mediante la variación del porcentaje de sus componentes habituales o la adición de otros nuevos, el cemento Portland puede adquirir diversas características de acuerdo a cada uso, como el endurecimiento rápido y resistencia a los álcalis. Los cementos de fraguado rápido, a veces llamados cementos de dureza extrarrápida, se consiguen aumentando la proporción de silicato tricálcico o mediante una trituración fina de modo que el 99,5% logre pasar un filtro de 16.370 aberturas por centímetro cuadrado. Algunos de estos cementos se endurecen en un día al mismo nivel que los cementos ordinarios lo hacen en un mes. Sin embargo, durante la hidratación producen mucho calor y por ello no son apropiados para grandes estructuras en las que ese nivel de calor puede provocar la formación de grietas. En los grandes vertidos suelen emplearse cementos especiales de poco nivel de calor, que por lo general contienen mayor cantidad de silicato dicálcico. En obras de hormigón expuestas a agentes alcalinos (que atacan al hormigón fabricado con cemento Portland común), suelen emplearse cementos resistentes con bajo contenido de aluminio. En estructuras construidas bajo el agua del mar suelen utilizarse cementos con un contenido de hasta un 5% de óxido de hierro, y cuando se precise resistencia a la acción de aguas ricas en sulfatos se emplean cementos con una composición de hasta 40% de óxido de aluminio.

Productos del cemento

El cemento mezclado con otras sustancias da lograr a hormigones, morteros, lechadas y sustancias afines.

El hormigón es un conglomerado artificial de grava o piedra, arena, agua y cemento; el mortero es una mezcla de cemento, agua y arena o grava muy fina y la lechada es una pasta construida exclusivamente por cemento y agua. En estas combinaciones, el tipo de cemento utilizado puede ser Portland, que se emplea con profusión en construcción o de otros tipos. Han de diferenciarse estos compuestos en los que el endurecimiento es consecuencia de una combinación química con posterior cristalización, de los adhesivos que endurecen al secarse o por cocción. Otro grupo lo constituyen los hormigones asfálticos, que endurecen por enfriamiento.

Requisitos que debe cumplir

El cemento portland normal debe cumplir con la norma IRAM 1669 Parte I.

CUADRO EXPLICATIVO DE PROPIEDADES

Propiedades

Objetivo de la evaluación

Finura
Retenido Tamiz
75 micrones

Limitar el contenido de partículas que no se hidratarán completamente

Finura
Blaine

Asegurar una superficie específica mínima para favorecer la hidratación

Tiempo de fraguado

Controlar la velocidad de fraguado para facilitar las operaciones de mezclado, transporte colocación y compactación

Expansión en autoclave

Controlar la posible expansión por hidratación diferida de óxidos de calcio y magnesio libres

Pérdida por calcinación

Controlar el grado de envejecimiento del cemento

Residuo insoluble

Limitar el contenido de materia inerte
(por ejemplo, la proveniente del yeso)

Anhídrido sulfúrico

Limitar el contenido de yeso para evitar expansiones destructivas

Oxido de magnesio

Idem expansión en autoclave

Sulfuros y cloruros

Evitar la corrosión de las armaduras


Principales propiedades

Este tipo de cementos poseen dos propiedades fundamentales:

Una propiedad es la resistencia y vale todo lo expuesto en Cemento Portland Normal.

La otra propiedad es la resistencia que provee el cemento al hormigón, al ser deteriorado por el ataque de sulfatos.

Los factores fundamentales relacionados con el ataque de sulfatos son:

  • Concentración de Sulfatos: Característica del medio, su incremento implica mayor deterioro.

  • Porosidad del Hormigón: Depende de la relación agua - cemento y de la calidad del cemento. Su incremento se traduce en mayor alteración.

  • Elementos reactivos del cemento (AC3): Su incremento implica mayor deterioro.

Hormigón
CEMENTO Y CONCRETO