El Cemento Portland

Es un aglomerante hidrfilo, resultante de la calcinacin de rocas calizas, areniscas y arcillas, de manera de obtener un polvo muy fino que en presencia de agua endurece adquiriendo propiedades resistentes y adherentes.El nombre proviene de la similitud en apariencia y el efecto publicitario que pretendi darle en el ao 1924 Joseph Apsdin un constructor ingls, al patentar un proceso de calcinacin de caliza arcillosa que produca un cemento que al hidratarse adquira segn el la misma resistencia que la piedra de la isla de portland cerca del pueblo de Dorset.Es en 1845, cuando se desarrolla el procedimiento industrial del cemento Portland moderno, que con algunas variantes persiste hasta nuestros das y que consiste en moler rocas calcreas con rocas arcillosas en cierta composicin y someter este polvo a temperaturas sobre los 1450-1500C producindose lo que se denomina el Clinker, constituido por bolas endurecidas de diferentes dimetros, que finalmente se muelen aadindoseles yeso para tener como producto definitivo un polvo sumamente fino.La primera fbrica de cemento Portland se establece en Francia en 1840, luego en Inglaterra en 1845, en Alemania en 1855, en E.E.U.U en 1871 y a partir de ah se difunden por todo el mundo.

Composicin del cemento Portland:Los componentes principales de las materias primas para la fabricacin del cemento son:En un 95%:

ComponenteProcedenciaOxido de Calcio (CaO)Rocas CalizasOxido de Silice (SiO2)AreniscasOxido de Aluminio (Al2O3)ArcillasOxido de Fierro (Fe2O3)Arcillas, mineral deHierro

En un 5%:

ComponenteOxidos de Magnesio, SodioPotasio, Titanio, AzufreFforo y Manganeso

Y los porcentajes tpicos en que intervienen los xidos mencionados en el cemento portland son:

CompuestoPorcentajeCaO61% - 67%SiO220% - 27%Al2O34% - 7%Fe2O32% - 4%SO31% - 3%MgO1% - 5%K2O y Na2O0.25% - 1.5%

El Clinker:

La extraccin de estos minerales se hace en canteras, que preferiblemente deben estar prximas a la fbrica. Con frecuencia los minerales ya tienen la composicin deseada; sin embargo en algunos casos es necesario agregararcilla, o biencarbonato de calcio, o bien minerales de hierro,bauxita, u otros minerales residuales de fundiciones.La mezcla es calentada en unhornoespecial, con forma de un gran cilindro (llamadokiln) dispuesto casi horizontalmente, con ligera inclinacin, que rota lentamente. La temperatura aumenta a lo largo del cilindro hasta llegar a unos 1500C, que hace que los minerales se combinen pero sin que se fundan o vitrifiquen.En la zona de menor temperatura, elcarbonato de calcio(calcreo ocaliza) se disocia enxido de calcioydixido de carbono(CO2). En la zona de alta temperatura el xido de calcio reacciona con los silicatos y formasilicatos de calcio(Ca2Si y Ca3Si). Se forma tambin una pequea cantidad de aluminato triclcico (Ca3Al) y ferroaluminato tetraclcico (Ca4AlFe). El material resultante es denominadoclnker. Elclnkerpuede ser conservado durante aos antes de proceder a la produccin delcemento, con la condicin de que no entre en contacto con elagua.Para mejorar las caractersticas del producto final al clnker se agrega aproximadamente el 2% deyeso(aljez) y la mezcla es molida finamente. El polvo obtenido es el cemento preparado para su uso.Si el Clinker fuera molido finamente para ser utilizado como cemento, en el momento de su mezcla con el agua fraguara casi de inmediato, no permitiendo tanto su manipuleo como su colocacin, compactado y acabado. Por esta razn, en el momento de la molienda se adiciona yeso con el objeto de retardar el tiempo de fraguado.

Composicin del Clinker

Al combinarse los elementos para el Clinker se producen nuevos compuestos mineralgicos principales en el Clinker que son:1.-EL SILICATO TRICALCICO (C3S-Alita)El contenido de este silicato de calcio, puede variar en la composicin general del Clinker entre los 40 y 65%, cuando es ms alto, se obtiene un ms rpido desarrollo de las resistencias iniciales, (a los 3 y 7 das), incrementndose el calor de hidratacin.En otras palabras define la resistencia inicial y tiene mucha importancia en el calor de hidratacin.2.-EL SILICADO DICALCICO (C2S-Belita)Este silicato de calcio, que con el anterior son los dos compuestos mayoritarios y principales del Clinker, y que determinan las caractersticas de comportamiento de las resistencias a compresin, se encuentra presente en la composicin general del clinker entre 10 y el 30% del total de la composicin. A diferencia del silicato triclcico, su desarrollo de resistencia es lento en las edades iniciales, y por lo tanto es menor su calor de hidratacin.En otras palabras define la resistencia a largo plazo y tiene incidencia menor en el calor de hidratacinLa suma entre el silicato triclcico y el diclcico debe ser alrededor de 70 a 75% del total de la composicin del Clinker.

3.-EL ALUMINATO TRICALCICO (C3A)Su contenido puede variar en la composicin general del Clinker entre 7 y 15 %.En su ausencia con el yeso, la reaccin del C3A con el agua es muy violenta y conduce al endurecimiento inmediato de la pastaEs responsable de la resistencia del cemento a los sulfatos ya que al reaccionar con estos produce sulfoaluminatos con propiedades expansivas

4.-FERRO-ALUMINATO TETRACALCICO (C4AF-Celita)Su presencia es de menor importancia en comparacin a la de los anteriores compuestos mencionados. Puede llegar a estar presente a la composicin del Clinker en un orden de 4 a 15%.No contribuye a las resistencias, tiene trascendencia en la velocidad de hidratacin y secundariamente en el calor de hidratacin.5.-OXIDO DE MAGNESIO (MgO)Pese a ser un componente menor, tiene importancia pues para contenidos mayores al 5 % trae problemas de expansin en la pasta hidratada y endurecida.6.-OXIDO DE POTASIO Y SODIO (K2O , Na2O- Alcalis)Tienen importancia para casos especiales de reacciones qumicas con ciertos agregados, y los solubles en agua contribuyen a producir eflorescencias con agregados calcreos.

Tipos de cementos

Tipo IDe uso general, donde no se requieren propiedades especiales.

Tipo IIDe moderada resistencia a los sulfatos y moderado calor de hidratacin.Para emplearse en estructuras con ambientes agresivos y/o en vaciados masivos.

Tipo IIIDesarrollo rpido de resistencia con elevado calor de hidratacin. Para uso en clima frio o en los casos en que se necesita adelantar la puesta en servicio de las estructuras.

Tipo IVDe bajo calor de Hidratacin. Para concreto masivo.

Tipo VAlta resistencia a los sulfatos. Para ambientes muy agresivos.

Bibliografa:Naturaleza y materiales del concretoEl cemento, el concretoRequisitos de reglamento para concreto estructural y comentario (ACI)Cementos Lima Supervisin de obras de concreto