EL CEMENTO DEFINICIÓN.

Transcripción

1 EL CEMENTO. En realidad, en lugar del cemento, deberíamos nombrar los conglomerantes o ligantes, dentro de los cuales se encuentran las cales, el yeso o los citados cementos, pero en este caso, se decide citar exclusivamente el cemento, debido a su gran importancia, ya que es el único de los conglomerantes usados para la realización de los productos a obtener. En los morteros secos se emplea principalmente cemento Pórtland común (OPC). A pesar de que la calidad de un cemento tipo OPC, como CEM I 32.5R (nomenclatura según DIN 1164) es suficiente para morteros de mampostería de ladrillos, revocados de cemento y muchos enlucidos, para los adhesivos de baldosas cerámicas se recomienda usar calidades superiores, como CEM I 42.5R o CEM I 52.5R. Los morteros secos que actúan tanto de morteros como de acabados decorativos (lechadas para baldosas cerámicas, etc.) contienen en su mayoría cemento Pórtland blanco. Los cementos aluminosos de fraguado rápido, contienen principalmente aluminatos de calcio y se emplean en los morteros secos que exigen propiedades de fraguado rápido o de estabilidad a altas temperaturas DEFINICIÓN. El cemento es un conglomerante hidráulico, es decir, es un material inorgánico o mineral que, después de ser pulverizado finamente y amasado a continuación con agua, forma una pasta que, por reacciones y procesos de hidratación, fragua y endurece manteniendo, incluso bajo el agua, su resistencia y estabilidad. (Venuat y Papadakis, 1975) Dosificado y mezclado adecuadamente con agua y áridos es capaz de producir un mortero que conserve durante un tiempo suficientemente largo su trabajabilidad, para alcanzar, al cabo de periodos definidos, los niveles de resistencia fijados y una duradera estabilidad de volumen. El factor fundamental en el endurecimiento es la hidratación de los silicatos de calcio, aunque también pueden participar otros compuestos químicos como los aluminatos. Los cementos están formados por pequeños granos individuales de diferentes materiales pero, en composición, estadísticamente homogéneos. Obtiene un alto grado de regularidad en todas sus propiedades por medio de un proceso de producción continua en masa, especialmente por una molienda y homogeneización adecuados. 1

2 CONSIDERACIONES TECNOLÓGICAS Y CIENTÍFICAS. El cemento es un ligante, y como tal, une las cargas y otras partículas proporcionando adherencia al soporte. Su reactividad química y física lo convierte en el componente decisivo de la resistencia final del mortero. Los ligantes, como el cemento pueden clasificarse en hidráulicos y no hidráulicos. Los hidráulicos fraguan al entrar en contacto con el agua, por eso podemos afirmar que el cemento es un ligante hidráulico. Dentro de los ligantes, podemos hacer una segunda clasificación entre ligantes orgánicos y ligantes minerales (como el cemento). La utilización de materiales orgánicos para mejorar las características de morteros de cemento es un método muy conocido. De hecho se sabe que, en la antigüedad, los morteros se mezclaban con proteínas (leche liquida o incluso sangre). En las aplicaciones más modernas, los morteros sin modificar con ligantes orgánicos son incapaces de satisfacer los nuevos requerimientos técnicos. Incluso los morteros de cemento aditivados con éteres de celulosa para mejorar su capacidad de retención de agua y su trabajabilidad, presentan poca o ninguna adherencia a muchos de los materiales utilizados en la industria moderna de la construcción (poliestireno, y paneles de madera; soportes no absorbentes, como ladrillos viejos y azulejos o baldosas completamente vitrificados, etc.). Los morteros de cemento son, además, materiales muy duros y poco resistentes al impacto, por lo que no resultan aptos para muchas aplicaciones en las que son necesarios morteros de cemento flexibles y deformables. En la construcción moderna, por lo tanto, la modificación mediante polímeros, de los morteros cementosos se ha convertido en un requisito indispensable en numerosas aplicaciones. En sistemas de dos ligantes, el ligante mineral (cemento) y el ligante polimérico (polvo redispersable) se complementan entre sí de forma ideal. Su combinación proporciona al mortero seco propiedades sinérgicas y características sobresalientes que no pueden obtenerse con ninguno de los dos ligantes por separado. (Bayer y Lutz, 1998) La invención de los polvos redispersables fue llevada a cabo por Waker Chemie. En 1953 hizo posible la producción del primer mortero seco, modificado con polímeros. Los morteros secos elaborados en fábrica según proporciones exactas de cemento, cargas, aditivos y polvos redispersables (ligantes orgánicos), son productos de alta calidad y seguridad en la aplicación, al evitar los posibles errores de dosificación y mezcla que se cometen en caso de realizarse en la misma obra. La modificación de los morteros secos con polvos poliméricos redispersables mejora, según la dosificación, la adherencia a toda clase de soportes, la flexibilidad y la 2

3 deformabilidad de los morteros, la resistencia a la flexión y a la abrasión, la resistencia al impacto, la cohesión y la compactación (impermeabilidad) del mortero, así como su capacidad de retener agua y su trabajabilidad. Así mismo, existen polvos redispersables especiales con propiedades hidrófugas que les confieren a los morteros una fuerte capacidad para repeler el agua TIPOS DE CEMENTO Y DESIGNACIÓN NORMALIZADA. Atendiendo a la naturaleza de sus componentes, los cementos pueden clasificarse en varios tipos diferentes (ANEFHOP y OFICEMEN, 1978): - Cementos portland tipo I, que son aquellos que están formados exclusivamente por clinker portland, admitiendo como máximo un 5% de componentes adicionales. - Cementos portland compuestos tipo II, son aquellos constituidos a base de clinker portland y uno o varios componentes adicionales sin que, en ningún caso su porcentaje rebase el 35%. En función de la naturaleza de este componente adicional, se distinguen varios cementos tipo II. Cemento portland con escoria Cemento portland con puzolana Cemento portland con ceniza volante II-S II-Z II-C Cemento portland con filler calizo II-F - Cuando el conglomerante adicional que incorpora el cemento, comienza a tener una proporción importante, el cemento pierde su designación Portland, y pasa a tomar parte el nombre del componente adicional que incorpora en proporciones comprendidas entre el 36 y el 80%. Así nos encontramos con los siguientes cementos: Cemento de alto horno Cemento puzolánico Cemento mixto tipo II tipo IV tipo V - Por último, existe una clase de cemento fabricado a partir de clínkeres aluminosos, con una particularidades que lo hacen muy distinto al cemento portland convencional, y al que se denomina cemento aluminoso tipo VI. Todos estos tipos de cementos se muestran en la tabla

4 Tabla 3.1. Tipos de cemento. (ANEFHOP y OFICEMEN, 1978). Designación normalizada. Los cementos se designan por el tipo y clase resistente, separados por una barra, seguida en su caso por las letras que indican la existencia de alguna característica especial. Cuando debe indicar que posee una alta resistencia inicial, se añade una R o una A. (Si el cemento tuviera características adicionales señaladas en la norma UNE y UNE , se completaría su designación con lo indicado en éstas, incluyendo la referencia a ellas). Por ejemplo: 4

5 Un cemento portland conforme a estas normas, de clase resistente 42.5, con elevada resistencia inicial se identifica como: Cemento CEM I 42.5 R UNE Un cemento portland con escoria conforme a estas normas, de clase resistente 32.5 y con una resistencia inicial ordinaria, se identifica como: Cemento CEM II/S S 32.5 UNE Un cemento portland conforme a estas normas, de clase resistente 52.5 y con una resistencia inicial ordinaria, se identifica como: Cemento CEM I 52.5 UNE Características especiales. Los cementos pueden tener alguna característica especial, lo que suele reflejarse en la designación de los mismos. Se consideran características especiales las siguientes: Bajo calor de hidratación BC: son aquellos cementos que a la edad de 5 días desarrollan un calor de hidratación igual o inferior a 65 cal/g. Color blanco: B. Resistentes al agua de mar: MR. Resistentes a los sulfatos: SR. Al fabricarse los cementos blancos con un clinker portland blanco y adiciones especiales (caliza, dolomía, feldespatos, tierra de diatomeas, arcillas blancas activadas, etc.), tienen una clasificación distinta a la que se ha descrito anteriormente. En este caso existen sólo 3 tipos de cemento: Cemento portland blanco I-B, con sólo un 5% de adiciones Cementos portland blancos con adiciones II-B, con un contenido de adición comprendido entre el 6 y el 25%. 5

6 Cementos blancos para solados V-B, en los que el contenido de adición es muy elevado (30 a 60%) COMPONENTES DEL CEMENTO. Tal como se ha adelantado en el apartado al a hablar de los diferentes tipos de cementos, éstos pueden estar constituidos por: 1. Clinker de cemento Pórtland (k). Se trata de un material hidráulico cuya masa está constituida en dos tercios por silicatos de calcio [(CaO) 3 SiO 2 ] y [(CaO) 2 SiO 2 ]. El resto son combinaciones de (Al 2 O 3 ), (Fe 2 O 3 ) y otros óxidos. En masa, la relación CaO/SiO 2 no bajará de 2,0 y el contenido de (MgO) no superará el 5%. (Venuat y Papadakis, 1975) 2. Escoria granulada de alto horno (S). Debe contener dos tercios en masa de CaO, MgO y SiO 2 (en una relación (CaO + MgO) / (SiO2) superior a 1). El otro tercio consta de Al 2 O con pequeña participación de otros óxidos. 3. Materiales puzolánicos. (P.V) Descripción general Son sustancias naturales o industriales silíceas o silicoaluminosas, o bien, una mezcla de ambas Puzolana natural (P). Las puzolanas naturales suelen ser de origen volcánico o rocas sedimentarias con la adecuada composición química y mineralógica, respondiendo a la definición anteriormente dada. Tienen una proporción insignificante de CaO reactivo Ceniza volante (V). Es un polvo fino con propiedades puzolánicas formado principalmente por partículas esféricas. Sus constituyentes esenciales son SiO 2 y Al 2 O 3, y el resto son Fe 2 O 3 y otros óxidos. El CaO reactivo tendrá una proporción menor del 10% en masa. La pérdida por calcinación de las cenizas volantes no debe superar el 7% en masa. 6

7 4. Caliza. Si esta se emplea en proporción mayor del 5% en masa, cumplirá además de lo exigido en el módulo de control, con lo siguiente: Contenido de CaCO 3 75% en masa. Contenido de arcilla 1.20 g/100g. Contenido de materia orgánica 0.50% en masa. 5. Humo de sílice. Consiste en muy finas partículas esféricas con un elevado contenido de sílice amorfa. Cuando la proporción de humo de sílice en el cemento excede del 5% en masa (lo que supone ser un componente principal), sólo podrá usarse si cumple lo siguiente: Pérdida por calcinación 6.0% en masa. Superficie específica 15 m 2 /g. 6. Filler (F). Los fílleres son materiales inorgánicos minerales, naturales o artificiales, especialmente seleccionados, que, por medio de una adecuada preparación, teniendo en cuenta su distribución de tamaños de partícula, mejoran propiedades del cemento como la trabajabilidad o la retención de agua. Pueden ser inertes o con propiedades ligeramente hidráulicas. Sin embargo, en esto no se puede especificar exigencias. 7. Sulfato de calcio. Para controlar el fraguado, se añade en pequeñas cantidades a los demás componentes durante la fabricación del cemento. Puede ser yeso (sulfato de calcio dihidratado CaSO 4 2H 2 O), semihidratado (CaSO 4 1/2H 2 O), anhidrita (sulfato de calcio anhidro CaSO 4 ), o una mezcla de ellos. También se puede obtener como subproducto de ciertos procesos industriales. 8. Aditivos. Son componentes que se añaden para mejorar la fabricación y las propiedades del cemento, como son los coadyuvantes de molienda. Su cantidad total no debería exceder del 1% en masa del cemento. Si se superase dicho límite, deberá consignarse en los envases y 7

8 albaranes de entrega. No deben promover la corrosión ni perjudicar las propiedades del cemento o de los morteros fabricados con él EXIGENCIAS MECÁNICAS. La resistencia normal de un cemento se determina de acuerdo con la norma UNE-EN 196-1, como la resistencia mecánica a la compresión determinada a los 28 días. Los cementos pueden clasificarse por su categoría resistente, que normalmente distingue cuatro niveles: muy alta, alta, media y baja. La categoría resistente de un cemento se mide en función de la resistencia mínima a compresión que es capaz de alcanzar a 28 días de edad, medida en Newton por milímetro cuadrado (N/mm 2 ), y que se denomina clase resistente. Así, la clase asociada a cada categoría resistente es la siguiente. (Labahn y Kholhaas, 1985) Muy alta => Clase 55 Alta => Clase 45 Media => Clase 35 Baja => Clase 25 La clasificación de un cemento de acuerdo con la resistencia normal se expresa por estos valores citados siguiendo la designación normalizada del tipo de cemento. La misma norma UNE-EN define también la resistencia inicial como la resistencia mecánica a la compresión, a los dos días o a los siete días. Es decir, se definen dos clases de resistencia iniciales para cada clase de resistencia normal: una con resistencia inicial ordinaria y otra con resistencia inicial elevada indicada por la letra A o la letra R. En todos los tipos, la resistencia a la compresión, determinada de acuerdo con la norma UNE-EN 196-1, cumplirá con los requisitos de la tabla

9 Tabla 3.2. Prescripciones mecánicas de los cementos. (ANEFHOP y OFICEMEN, 1978) EXIGENCIAS FÍSICAS. Hacen referencia a dos aspectos fundamentales: Tiempo de principio de fraguado: determinado de acuerdo con la norma UNE- EN 196-3, para todos los tipos de cemento y todas clases de resistencia. Estabilidad. Para todos los tipos de cemento y todas las clases de resistencia, la expansión se determina de acuerdo con la norma UNE-EN EXIGENCIAS QUÍMICAS. Las propiedades de los cementos cuyos tipos y clases resistentes figuran en las columnas 3 y 4 de la tabla 3.3, cumplirán con los valores que muestran en la columna 5, cuando se ensayen conforme a las normas citadas en la columna 2. Tabla 3.3. Exigencias químicas del cemento. (ANEFHOP y OFICEMEN, 1978). 9

10 Propiedades Ensayo de Tipo de Clase de Exigencia referencia cemento resistencia Pérdida por UNE-EN CEM I Todas 5.0 % calcinación CEM III Residuo UNE-EN CEM I Todas 5.0 % insoluble capítulo 9 CEM III 32.5 CEM I 32.5 R 5.3 % CEM II 42.5 Sulfato (SO 3 ) UNE-EN CEM IV 42.5 R CEM V % 52.5 R CEM III Todas Cloruros UNE Todos Todas 0.10 % Puzolanicidad UNE-EN CEM IV Todas Satisfacer el ensayo Dado que el cemento tipo III podría contener más del 0.10% de cloruros, en dicho caso se consignaría el contenido real en los envases y albaranes de entrega. 10