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HISTORIA DEL CEMENTO

Introduccin

De todos los conglomerantes hidrulicos el cemento portland y sus derivados son los

ms empleados en la construccin debido a estar formados, bsicamente, por

mezclas de caliza, arcilla y yeso que son minerales muy abundantes en la

naturaleza, ser su precio relativamente bajo en comparacin con otros materiales y

tener unas propiedades muy adecuadas para las metas que deben alcanzar.

Dentro de los conglomerantes hidrulicos entran tambin los cementos de hornoalto, los puzolnicos y los mitos, teniendo todos stos un campo muy grande de

empleo en hormigones para determinados medios, as! como los cementos

aluminosos "cementos de aluminato de calcio", que se aplican en casos especiales.

#os cementos se emplean para producir morteros y hormigones cuando se mezclan

con agua y ridos, naturales o artificiales, obtenindose con ellos elementos

constructivos prefabricados o construidos "in situ".

Antecedentes

$ace %.&&& a'os aparecen al norte de (hile las primeras obras de piedra unidas por

un conglomerante hidrulico procedente de la calcinacin de algas, estas obras

formaban las paredes de las chozas utilizadas por los indios.

#os egipcios emplearon morteros de yeso y de cal en sus construcciones

monumentales.

)n *roya y +icenas, dice la historia que, se emplearon piedras unidas por arcilla

para construir muros, pero, realmente el hormign confeccionado con un m!nimo de

tcnica aparece en unas bvedas construidas cien a'os antes de .(.

#os romanos dieron un paso importante al descubrir un cemento que fabricaban

mezclando cenizas volcnicas con cal viva. )n -uteoli conocido hoy como -uzzuoli

se encontraba un depsito de estas cenizas, de aqu! que a este cemento se le

llamase "cemento de puzolana".

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(on hormign construye gripa en el a'o /0 antes de .(. el -anten en 1oma, que

ser!a destruido por un incendio y reconstruido posteriormente por driano en el a'o

2/& de nuestra era y que, desde entonces, desafi el paso de tiempo sin sufrir da'os

hasta el a'o 3&4 se transform en la iglesia de 5anta +ar!a de los +rtires. 5u

c6pula de 77 metros de luz est construida en hormign y no tiene mas huecos que

un lucernario situado en la parte superior.

Historia del cemento portland

$asta el siglo 89III puede decirse que los 6nicos conglomerantes empleados en la

construccin fueron los yesos y las cales hidrulicas, sin embargo, es durante este

siglo cuando se despierta un inters notable por el conocimiento de los cementos.

ohn 5meaton, ingeniero de :or;shire el faro de

)ddystone en la costa de (ornish, se encuentra con que los morteros formados por

la adicin de una puzolana a una caliza con alta proporcin de arcilla eran los que

mejores resultados daban frente a la accin de las aguas marinas y que la presencia

de arcilla en las cales, no slo las perjudicaba sino que por el contrario, las

mejoraba, haciendo que estas cales fraguasen bajo el agua y que una vezendurecidas fuesen insolubles en ella.

-uede decirse con acierto que el primer padre del cemento fue 9icat a l se debe el

sistema de fabricacin que se sigue empleando en la actualiad y que propuso en

2>20. 9icat fue un gran investigador y divulgador de sus trabajos? en 2>2> public su

"Recherches experimentales" y en 24/> "Mortiers et ciments calcaires". )n estos

trabajos marca la pauta a seguir en la fabricacin del cemento por medio de mezclas

calizas y arcillas dosificadas en las proporciones convenientes y molidas

conjuntamente. )l sistema de fabricacin que emple 9icat fue el de v!a h6meda y

con l marc el inicio del actual proceso de fabricacin. )ste gran cient!fico en 2>%@

empieza a estudiar la accin destructiva del agua de mar sobre el mortero y

hormign.

)n 2>/7, oseph spdin, un constructor de #eeds en Inglaterra, daba el nombre de

cemento portland y patentaba un material pulverulento que amasado con agua y conarena se endurec!a formando un conglomerado de aspecto parecido a las calizas de

la isla de -ortland. -robablemente, el material patentado por spdin era una caliza

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hidrulica debido, entre otras cosas, a las bajas temperaturas empleadas en la

coccin.

)n 2>@> Arunel emplea por primera vez un cemento procedente de la fbrica despdin en el que se hab!a logrado una parcial sinterizacin por eleccin de una

temperatura adecuada de coccin. )ste cemento se aplic en la construccin de un

t6nel bajo el r!o *mesis en #ondres.

-uede decirse que el prototipo del cemento moderno fue producido a escala

industrial por Isaac ohnson quien en 2>7% logra conseguir temperaturas

suficientemente altas para clin;erizar a la mezcla de arcilla y caliza empleada como

materia prima.

)l intenso desarrollo de la construccin de ferrocarriles, puentes, puertos, diques,

etc., en la segunda mitad del siglo 8I8, da una importancia enorme al cemento y las

fbricas de ste, especialmente las de cemento natural, empiezan a etenderse por

doquier.

)s a partir de 24&& cuando los cementos portland se imponen en las obras de

ingenier!a y cuando empieza un descenso veloz del consumo de cementos

naturales.

ctualmente, el cemento portland ha llegado a una gran perfeccin y es el material

industrializado de construccin de mayor consumo 5e puede decir que el cemento

es el alma del hormign, yendo destinada, prcticamente, toda su produccin a en

lazar piedras sueltas para crear el material ptreo que conocemos como hormign.

#as investigaciones llevadas a cabo por los padres del cemento +ichaelis y #e

(hatelier, en 2>0& y 2>>&, fueron fundamentales y muy meritorias para el desarrollo

de este material. )n ellas se apoya toda la investigacin actual que emplea tcnicas

de anlisis muy sofisticadas y rpidas.

5i desea informacin sobre la industria del cemento en )spa'a consulte la Beb

de Cficemen.

http://www.oficemen.com/http://www.oficemen.com/

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DESCRIPCIN DE LOS COMPONENTES

5e pueden establecer dos tipos bsicos de cementos

2. de origen arcilloso obtenidos a partir de arcillay piedra calizaen proporcin 2

a 7 aproimadamente?

/. de origen puzolnico la puzolanadel cemento puede ser de origen orgnico o

volcnico

elemento, diferentes por su composicin, por sus propiedades de resistencia y

durabilidad, y por lo tanto por sus destinos y usos.

Desde el punto de vista qu!mico se trata en general de una mezcla de silicatos y

aluminatos de calcio, obtenidos a travs del cocido de calcreo, arcilla y arena. )l

material obtenido, molido muy finamente, una vez que se mezcla con aguase

hidrata y solidifica progresivamente. -uesto que la composicin qu!mica de loscementos es compleja, se utilizan terminolog!as espec!ficas para definir las

composiciones.

)l cemento portland

)l poso de cemento ms utilizado como aglomerante para la preparacin

del hormignes el cemento portland, producto que se obtiene por la pulverizacin

del clin;er portlandcon la adicin de una o ms formas de yeso

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pulverizados conjuntamente con el clin;er. (uando el cemento portland es mezclado

con el agua, se obtiene un producto de caracter!sticas plsticas con propiedades

adherentes que solidifica en algunas horas y endurece progresivamente durante un

per!odo de varias semanas hasta adquirir su resistencia caracterstica. )l proceso de

solidificacin se debe a un proceso qu!mico llamado hidratacin mineral.

(on el agregado de materiales particulares al cemento

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componente mayormente atacable por las aguas agresivas, estos cementos,

conteniendo una menor cantidad, son ms resistentes a las aguas agresivas que el

plstico.

(ementos blancos

(ontrariamente frricos, los cementos blancostienen un mdulo de fundentes muy

alto, aproimadamente 2&. )stos contienen por lo tanto un porcentaje baj!simo de

Ee/C@. )I color blanco es debido a la falta del hierro que le da una tonalidad griscea

al -ortland normal y un gris ms oscuro al cemento ferrico. #a reduccin del

Ee/C@es compensada con el agregado de fluorita

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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. #os tres muelles son visibles todav!a, con la parte sumergida en

buenas condiciones despus de /2&& a'os.

#a puzolana es una piedra de naturaleza cida, muy reactiva, al ser muy porosa y

puede obtenerse a bajo precio. Gn cemento puzolnico contiene aproimadamente

%%H0& de clin;er -ortland

@&H7% de puzolana

/H7 de yeso

-uesto que la puzolana se combina con la cal

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durante el fraguado. Ctra caracter!stica de estos cementos es su elevada alcalinidad

natural, que lo rinde particularmente resistente a la corrosin atmosfrica causada

por los sulfatos.

*iene alta resistencia qu!mica, de cidos y sulfatos, y una alta temperatura al

fraguar.

(emento de fraguado rpido

)l cemento de fraguadorpido, tambin conocido como "cemento romano prompt

natural", se caracteriza por iniciar el fraguado a los pocos minutos de su preparacin

con agua. 5e produce en forma similar al cemento -ortland, pero con el horno a una

temperatura menor

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7&H%& ido de aluminio

% ido de silicio

%H2& ido de hierro

2 ido de titanio

5u composicin completa es

3&H0& (aCl/C@

2&H2% /(aC5iC/

7(aCl/C@Ee/C@

/(aCl/C@5iC/

-or lo que se refiere al ido de silicio, su presencia como impureza tiene que ser

menor al 3 , porque el componente al que da origen, es decir el

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c6bicos= y una mayor produccin de l

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(alor de hidratacin muy eotrmico. Desprende rpidamente una gran

cantidad de calor.

+uy resistente a sulfatos y muy buena durabilidad y resistente a compuestos

cidos

Auenas propiedades refractarias, aguanta 1!!"1#!! $Cmanteniendo

resistencias y propiedades f!sicas.

)puesto a condiciones de ata temperatura y alta humedad $

-ierde 2> molculas de agua y deja poros al evaporarse, en consecuencia pierde

toda resistencia

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$ormign proyectado.

Fo resulta nada indicado para

$ormign armado estructural.

$ormign en masa o armado de grandes vol6menes.

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)l cemento

)l cemento es un conglomerante hidrulico, es decir, un material inorgnico

finamente molido que amasado con agua, forma una pasta que fragua y endurecepor medio de reacciones y procesos de hidratacin y que, una vez endurecido

conserva su resistencia y estabilidad incluso bajo el agua.

Dosificado y mezclado apropiadamente con agua y ridos debe producir un

hormign o mortero que conserve su trabajabilidad durante un tiempo suficiente,

alcanzar unos niveles de resistencias preestablecido y presentar una estabilidad de

volumen a largo plazo.

)l endurecimiento hidrulico del cemento se debe principalmente a l hidratacin de

los silicatos de calcio, aunque tambin pueden participar en el proceso de

endurecimiento otros compuestos qu!micos, como por ejemplo, los aluminatos. #a

suma de las proporciones de ido de calcio reactivo

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DESCRIPCIN DE LOS COMPONENTESCaliza &L'

)specificaciones

(a(C@SR 0% en masa.

(ontenido de arcilla U 2,/& gP2&& g.

(ontenido de carbono orgnico total *C(= UR &,%& en masa.

Caliza &LL'

)specificaciones

(a(C@SR 0% en masa.

(ontenido de arcilla U 2,/& gP2&& g.

(ontenido de carbono orgnico total *C(= UR &,/& en masa.

Cenizas (olantes calc)reas &*'

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#as cenizas volantes se obtienen por precipitacin electrosttica o mecnica

de part!culas pulverulentas arrastradas por los flujos gaseosos de hornos

alimentados con carbn pulverizado. #a ceniza volante calcrea es un polvo

fino que tiene propiedades hidra6licas yPo puzolnicas.

(omposicin 5iC/reactivo, l/C@, Ee/C@y otros compuestos.

)specificaciones

(aC reactivo S 2&,& en masa si el contenido est entre el 2&,& y el

2%,& las cenizas volantes calcreas con ms del 2%,& tendrn una

resistencia a compresin de al menos 2&,& +pa a /> d!as

5iC/reactivo SR /%

)pansin estabilidad= UR 2& mm

-rdida por calcinacin UR %,& en masa si est entre el %,& y 0,&

en masa

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(aC libre U 2,& en masa si el contenido es superior al 2,& pero

inferior al /,% es tambin aceptable con la condicin de que el

requisito de la epansin

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(omposicin qu!mica (aC, 5iC/, +gC, l/C@y otros compuestos.

)specificaciones

Ease v!trea SR /P@

(aC N +gC N 5iC/SR /P@

(aC N +gC=P5iC/= S 2,&

Es2/istos calcinados &T'

)l esquisto calcinado, particularmente el bituminoso, se produce en un horno

especial a temperaturas de aproimadamente >&&W( y finamente molido

presenta propiedades hidrulicas pronunciadas, como las del cemento

-ortland, as! como propiedades puzolnicas.

(omposicin 5iC/, (aC, l/C@, Ee/C@y otros compuestos.

)specificaciones

1esistencia a compresin a /> d!as SR /%,& +-a

#a epansin estabilidad= UR 2& mm

NOTA35i el contenido en sulfato 5C@del esquisto calcinado ecede el l!mite

superior permitido para el contenido de sulfato en el cemento, esto debe

tenerse en cuenta por el fabricante del cemento reduciendo

convenientemente los constituyentes que contienen sulfato de calcio.

H/mo de S+lice &D')l humo de 5!lice se origina por la reduccin de cuarzo de elevada pureza

con carbn en hornos de arco elctrico, para la produccin de silicio y

aleaciones de ferrosilicio, y consiste en part!culas esfricas muy finas.

)specificaciones

5iC/= amorfo SR >%

-rdida por calcinacin UR 7,& en masa

5uperficie espec!fica A)*= SR 2%,& m/Pg

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P/zolana nat/ral &P'

#as puzolanas naturales son normalmente materiales de origen volcnico o

rocas sedimentarias de composicin sil!cea o silicoHaluminosa o combinacin

de ambas, que finamente molidos y en presencia de agua reaccionan para

formar compuestos de silicato de calcio y aluminato de calcio capaces de

desarrollar resistencia.

(omposicin qu!mica 5iC/reactivo, l/C@, Ee/C@, (aC y otros compuestos.

)specificaciones 5iC/reactiva S /%

P/zolana nat/ral calcinada &4'

#as puzolanas naturales calcinadas son materiales de origen volcnico,

arcillas, pizarras o rocas sedimentarias activadas por tratamiento trmico.(omposicin qu!mica 5iC/reactivo, l/C@, Ee/C@, (aC y otros compuestos.

)specificaciones 5iC/reactiva S /%