Cómo y con qué se fabrica el cemento: composición del cemento, marcado de las mezclas y su ámbito de aplicación

Componente clave de estructuras fuertes y duraderas, el cemento es un material muy utilizado en la construcción. Es el aglutinante del hormigón que permite construir tanto modestas aceras como enormes rascacielos. Podemos apreciar mejor la importancia del cemento y la variedad de usos que tiene si sabemos cómo se fabrica y las diferentes composiciones que tiene.

El cemento se fabrica a partir de una mezcla de materias primas como arena, arcilla y piedra caliza. El clínker es el producto de calentar estos materiales a temperaturas extremadamente altas en un horno. El producto final, conocido como cemento, se fabrica moliendo el clínker hasta obtener un polvo fino y mezclándolo después con aditivos como el yeso. Para garantizar la calidad del cemento, este complejo proceso debe realizarse con precisión.

No existe un único tipo de cemento, sino varios tipos y mezclas ideales para distintos usos. Estas mezclas suelen identificarse con códigos y números únicos que representan su contenido y las aplicaciones previstas. Ciertos cementos, por ejemplo, están hechos para resistir condiciones ambientales duras, mientras que otros están hechos para fraguar rápidamente para reparaciones de última hora.

Los constructores y propietarios de viviendas pueden elegir los materiales adecuados para sus proyectos conociendo los distintos tipos de cemento y cómo utilizarlos. Para garantizar la longevidad y el rendimiento, hay que elegir el tipo de cemento adecuado, ya sea para construir una casa nueva, arreglar una carretera o crear elementos decorativos.

De qué está hecho el cemento: la materia prima principal

Los minerales sólidos son las materias primas utilizadas en la producción de cemento, y en ellos se ubican las fábricas de cemento.

El clínker, resultado de la cocción de rocas entre sí, se fabrica a partir de piedras carbonatadas y arcillas.

Los siguientes tipos de caliza amorfa o cristalina pertenecen a la primera categoría de formaciones minerales, la que se consume en mayores cantidades:

• Tiza – roca blanca blanda, compuesta de carbonato cálcico con una mezcla de magnesio, óxidos metálicos y granos de cuarzo;
• Marga – una mezcla natural de 50-75% de derivados de la calcita con 25-50% de formaciones arcillosas silicatadas, muy adecuada para la producción de clínker de cemento;
• La roca de concha es la caliza procedente de los caparazones de animales marinos, su variedad metamorfoseada por presión a alta temperatura se llama mármol;
• dolomita – además de carbonato cálcico CaCO3, contiene un componente de magnesio MgCO3.

las rocas arcillosas como el loess, los esquistos arcillosos y las margas son las que aportan silicatos al clínker. La alúmina, el hierro, el silicio y los residuos de las plantas metalúrgicas son aditivos de aleación utilizados en la tecnología para dar al cemento propiedades únicas y reducir los costes de producción.

Qué es el clínker de cemento

Este producto es el resultado de la sinterización de dos rocas, 25% arcilla y 75% caliza, a una temperatura de 1450 °C. El clínker sale del horno en forma de gránulos de 10-60 mm de diámetro.

La piedra triturada calcinada de cada fabricante puede tener una composición química diferente, pero a continuación se ofrece un desglose medio expresado en porcentajes:

• CaO – 67;
• SiO2 – 22;
• Al2O3 – 5;
• Fe2O3 – 3.

El cemento Portland se compone de más ingredientes además de la piedra triturada en el horno. Los gránulos se muelen hasta obtener un polvo fino añadiendo al clínker hasta un 6% de sulfato cálcico CaSO3, presente en el yeso o la roca de yeso, con el fin de ralentizar el tiempo de fraguado del producto acabado.

Se utilizan molinos de bolas para moler los ingredientes y transporte neumático para bombear el producto acabado a silos de varias toneladas.

Las normas estatales, GOST 30515-2013 para las condiciones técnicas generales y GOST 10178-85 y 31108-2003 para los cementos Portland destinados a la construcción, rigen la producción de cemento. Para determinados tipos, se han creado normas independientes.

Principales características del producto

Los indicadores de la densidad del cemento son los siguientes: compactación = 1400-1700 y a granel = 900-1100 kg/m³. Los valores del peso específico real se aproximan a 3 t/m³. La calidad del polvo aglutinante se evalúa mediante una serie de factores técnicos, entre los que se incluyen:

1. La finura de molienda – determina la actividad del cemento: cuanto más pequeñas son las partículas, mayor es la superficie que cubren en una capa. Las mediciones de control se realizan por dispersión en un tamiz con una celda de 80 μm.
2. Necesidad de agua – la cantidad de humedad necesaria para hidratar el cemento e impartir plasticidad a la masa. El exceso de agua en la solución provoca la formación de poros y grietas, lo que reduce la resistencia.
3. La resistencia a las heladas es la capacidad de los productos a base de cemento en polvo de soportar repetidas congelaciones y descongelaciones sin destruirse. El indicador requerido se consigue mediante aditivos especiales al mezclar la solución.
4. Tiempo de fraguado – dependiendo de la consistencia de la mezcla está en el rango de 0.7-10 horas. El indicador también depende de la cantidad de yeso que se añada al clínker durante la molienda.
5. La resistencia se determina por la destrucción de una muestra de cemento de cada lote de la solución liberada. La edad de los cubos está fijada por la norma – 28 días.

Para todos los volúmenes expedidos por la fábrica de cemento se rellenan certificados de calidad en los que se consignan las características enumeradas. Los consumidores realizan de forma independiente la inspección de entrada para confirmar la integridad del proveedor.

Qué es un grado de cemento

El grado del cemento Portland, que se determina probando a compresión muestras cúbicas con un borde de 10 cm, es una medida de su resistencia. Qué constituye la solución de relleno de los formularios? Una parte de aglutinante en polvo Tres partes de arena de cuarzo pura.

Se combina la masa, se añade agua y se deja solidificar durante 28 días. Al mismo tiempo, se vierten de seis a diez encofrados metálicos.

Se eligen seis muestras al azar entre ellas y se trituran en una prensa. Sobre la base de cuatro cubos que colapsaron bajo la carga más alta, se determina la presión media aritmética. El grado de cemento de acuerdo con GOST 10178-85 se indicará mediante valores expresados en kg/cm². En MPa, la tensión se muestra utilizando el sistema métrico de unidades de acuerdo con GOST 31108-2003. La clase de resistencia del cemento se encarga de la distribución en este caso.

Resulta que las características de resistencia se evalúan utilizando las clasificaciones antigua y nueva al mismo tiempo. Grados M200, M300, M400, M500 y M600 en formato digital. Los valores de clase de dureza que corresponden son B15, B22.5, B32.5, B42.5, y B52.5.

Los principales ingredientes del cemento, que se utiliza en la construcción, son piedra caliza, arcilla, arena de sílice y conchas. El clínker se obtiene calentando estos materiales y moliéndolos hasta obtener un polvo fino. La composición del cemento varía y existen varias mezclas o "marcas" se fabrican para aplicaciones particulares, como la construcción en general, proyectos de alta resistencia o necesidades que requieran un fraguado rápido. Elegir el cemento adecuado para cualquier proyecto de construcción requiere conocer estas mezclas y sus usos.

Marcado del cemento

Sólo una pequeña parte de los datos codificados en el marcado completo relativos a las características del cemento fabricado está representada por las denominaciones dadas a los indicadores de resistencia del cemento Portland.

En los casos en que se utilicen simultáneamente normas con denominaciones anteriores, a partir de 2003. Numerosos códigos contienen los mismos datos.

Utilizando el lenguaje de ambas normas, los productores de cemento intentan comunicar información sobre las características y la calidad de sus productos.

¿Qué significa el marcado del cemento según el tipo de aditivos?

Para permitir el uso del cemento en hormigones especiales, se añaden aditivos a la sustancia mineral aglutinante además de los componentes primarios. La información sobre propiedades especiales se incluye en el marcado del producto. Los aditivos y el polvo están codificados por letras:

• PC – Cemento Portland sin aditivos mejorantes;
• SHPC – se añade escoria en una cantidad ≥20% durante la molienda del clínker, el producto se denomina cemento Portland de escoria;
• PPC – cemento puzolánico, utilizado para hormigonar en condiciones de inundación (las puzolanas son productos de la actividad volcánica: ceniza, toba, piedra pómez);
• SPTS, SSPTs, SSShPTs – ligantes resistentes al sulfato, anticorrosivos;
• B – polvo de endurecimiento rápido;
• BC – secuencia blanca; El clinker para su producción está hecho de caolín y piedra caliza ligera;
• G – arcilla de rotura rápida – significa polvo, las materias primas componentes para la cocción son rocas carbonatadas y bauxita;
• GF – cemento hidrófobo para productos de hormigón en agua;
• Pl – plastificado, garantiza la comodidad de colocación de la solución incluso a bajas temperaturas;
• WRC – cemento expansible resistente a la humedad, endurece en cualquier ambiente.

En el marcado GOST 10178-85 La letra y el porcentaje D0, D5, D20 denotan el número de aditivos. La norma según la cual se fabrica el producto se indica al final de la cifra. A modo de ejemplo, consideremos el cemento Portland PC 400-D20-B-T-TP GOST 10178-85, que tiene una resistencia de 400 kg/cm² y un 20% de aditivos en forma plastificada de endurecimiento rápido.

Descifrar el etiquetado del cemento según las nuevas normas

Según GOST 31108-2003, la información sobre el producto se codifica mediante un sistema que agrupa los distintos tipos de cemento en cinco categorías, cada una representada por un número romano. Los tres primeros caracteres proceden del nombre del polvo, CEM.

En cada asociación se indican las características de fabricación:

• I – cemento Portland sin aditivos, compuesto por un 95-100% de clínker de cemento;
• II – este grupo se divide en subclases A con aditivos del 6-20% y B – 21-35%. También hay cementos puzolánicos que contienen
• III – cemento Portland de escoria con un contenido de escoria de 36-65%;
• IV – cemento puzolánico con un aditivo del 21-35%;
• V – polvo compuesto, que incluye entre un 11 y un 30% de escoria y puzolana dentro de los mismos límites.

Las denominaciones de los aditivos son las siguientes: I para piedra caliza, Z para cenizas volantes, MK para microsílice, K para aditivo compuesto, G para glyage, Sh para escoria y P para puzolana. A continuación aparece el número de la clase de resistencia, y a continuación las letras H para tiempo de endurecimiento normal y B para fraguado rápido. Escoria de cemento Portland CEM III/A 32.5N GOST 31108-2003 es un ejemplo. Puede entenderse como sigue: Con una resistencia de 32.5 MPa y un contenido de escoria del 36-65%, el cemento suele endurecerse.

El cemento, componente básico de la construcción, es el resultado de un complejo proceso en el que se utilizan materias primas como la piedra caliza, la arcilla y otros minerales. El cemento se fabrica moliendo ingredientes finamente triturados, mezclándolos y calentándolos en un horno para crear clínker, que posteriormente se tritura hasta convertirlo en polvo fino. La construcción de estructuras resistentes y duraderas requiere cemento, que experimenta este proceso de transformación que le confiere sus propiedades aglutinantes.

Diferentes tipos de cemento con propiedades y aplicaciones distintas pueden resultar de variaciones en su composición. Por ejemplo, el cemento Portland, muy utilizado en la construcción en general, es bien conocido por su resistencia y versatilidad. Las mezclas especializadas, como el cemento resistente al sulfato o de endurecimiento rápido, se diseñan para cumplir requisitos específicos y mejorar el rendimiento en condiciones particulares. Comprender estas diferencias ayuda a elegir el tipo de cemento adecuado para cada proyecto, garantizando los mejores resultados.

Un sistema estandarizado denominado marcado del cemento indica la composición de la mezcla y el uso previsto. Estos marcadores ayudan a los ingenieros y constructores a seleccionar el tipo de cemento adecuado para sus necesidades particulares. Cuando se construye un edificio alto, se pavimentan carreteras o se añaden elementos decorativos, tener en cuenta las marcas garantiza que el cemento funcionará como es debido, aumentando la longevidad y la seguridad de la estructura.

El cemento tiene una amplia gama de aplicaciones, desde proyectos de infraestructuras a gran escala hasta edificios residenciales. Por su versatilidad y fiabilidad, es esencial para la construcción moderna. Los constructores pueden crear mejores entornos de construcción tomando decisiones informadas basadas en su comprensión de la composición, el proceso de fabricación y el significado de las marcas del cemento. Con estos conocimientos, los profesionales pueden aprovechar al máximo el cemento, lo que fomenta la eficiencia y la innovación en el sector de la construcción.

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