Introducción a “el mundo del cemento”

Panorámica del uso de los primeros materiales cementantes Panorámica del uso de los primeros materiales cementantes por el hombre, desde los orígenes de la construcción, en la Edad de Piedra, hasta principios del siglo XX, con el a e e a, asta p c p os e s g o , co e nacimiento del cemento Pórtland.

De la piedra al ladrillo. Lodo, barro y morteroIngeniero y arquitecto casi por instinto, constructor de ciudades, el humano

ó l t hábit tcomenzó a levantar su hábitat.

Para vivir, los seres del Neolítico hacían palafitos, chozas humildes de bejuco y l d i d i t b t i i bóli lodo, pero con piedras gigantes recreaban construcciones simbólicas o funerarias, megalitos les llaman; dólmenes o meniles.

De la piedra al ladrillo. Lodo, barro y mortero

Dura, protectora, majestuosa en su forma de roca gigante, la piedra fue resguardo y apoyo, base y pared, divinidad incluso, centro y objeto de veneración, materia prima, primerísima de la construcción.

Adobe, lodo revuelto con ramas servía para hacer casas. Con la arcilla, abuela del cemento, se creaban ladrillos.

Hombres de la edad de piedra hicieron pisos con cementos primitivos, l d ill i d d l l d é h d ladrillos, primero crudos y secados al sol, y después horneados sirvieron a los babilonios para templos, pirámides y ciudades.

De la piedra al ladrillo. Lodo, barro y morteroHombres de la edad de piedra hicieron pisos con cementos primitivos, p p p ,ladrillos, primero crudos y secados al sol, y después horneados sirvieron a los babilonios para templos, pirámides y ciudades.

Base progenitora del cemento, la cal, ya estaba presente en Babilonia. Con cal, arena y yeso hacían morteros, aptos para unir los enormes bloques de piedra, uno sobre otro, que utilizaron los egipcios y se han hallado antiquísimos suelos de mortero de cal.

Sin embargo antes, simultáneamente y todavía mil años después la piedra era material constructivo monumental, como el célebre y enigmático dolmen de S hStonehege.

El “mortero romano”. Un cemento que se olvidó después

Piedra, es después de todo la de la montaña de caliza, base para el cemento y piedral i d t bié l i d l l á i i d t hi tó i t lt lcalcinada también, la ceniza de lava volcánica, especie de cemento histórico y puente cultural

Greco-romano. Su aportación fue básica para la construcción con piedra, que caracterizó alos griegos, o para la especialización romana del ladrillo.

Grecia utilizó el polvo volcánico llamado “tierra de Santorin”, pero el máximo logro de laantigüedad fue la puzolana, también volcánica, un magnifico cementante hallado por losromanos en Puzzuoli, cerca de Nápoles. Este mortero romano revolucionó la construcción,

á d 2000 ñ i t t l d l l d t b i t dpor más de 2000 años; era resistente al agua dulce o salada y estaba integrado con arena ycaliza, además de ciertos aditivos, como polvo de ladrillo o teja, albúmina, aceites, leche, ysangre de animal.

Así se construyeron el Panteón de Roma, el Coliseo y la Vía Apia. Aquella maravilla demortero sin embargo, se perdió entre los claroscuros del medievo europeo, olvidada lafórmula, al no ser requerido en las pesadas construcciones feudales defensivas.

El “mortero romano”. Un cemento que se olvidó después

l fá d l h d d l bl á l Pero el afán constructivo de la humanidad, resulta inextinguible y mientras más alto, mejor. Así lo prueba la osadía de las torres Pretrón, las trágicas torres gemelas, o el Empire State. Y hacia atrás, las primeras pirámides y torres, pasando por la fiebre de los rascacielosrascacielos.

Al diluirse el poder feudal hacia el siglo XI, las ciudades aumentaron su importancia y se generalizaron las construcciones en piedra, los morteros mediocres de castillos y

d l f l b d l monasterios medievales, tuvieron que superarse, conforme lo iba requiriendo el esplendor gótico.

Durante los siglos XIV y XV, continúo la mejoría de los cementantes, Grecia y Durante los siglos XIV y XV, continúo la mejoría de los cementantes, Grecia y Roma, nuevamente contagiaban el espíritu de la arquitectura, en los fulgores del renacimiento.

L l l i d 1400 1500 i l á l l La cal y los morteros estuvieron presentes de 1400 a 1500, incluso con mármol en el estuco Andalucí, que derivó del Islam a España, a Portugal y al mundo, incluido el sorpresivo, nuevo continente.

Un cemento mesoamericano

En Mesoamérica, la cal estaba íntimamente ligada a la alimentación, pues se le utilizaba para suavizar la dura cutícula del maíz, el caldo sobrante y el hid ó id d l i f d l t l ti l á i hidróxido de calcio que se forma, se endurece al tocar la tierra volcánica, lo que constituye un poderoso cementante hidráulico, similar al de los romanos, usado por los antiguos mexicanos., p g

Los Mayas tenían un cemento natural, aún visible en sus monumentos y esculturas, los totonacas del Tajín veracruzano, descubrieron un cemento ligero y muy resistente. Con él, construyeron techos planos, únicos en el continente y posiblemente en el mundocontinente y posiblemente en el mundo.

de los Nichosde los Nichos

Un cemento mesoamericano

En esta aventura Mesoamericana del cemento, los Mexicas utilizaron un cementante de cal, con arcilla volcánica negra.

Poco de esa sabiduría cementera pudo rescatarse, aunque el espíritu ti t t i dí ti í h j l creativo y constructor indígena, continuaría su homenaje a la

piedra, como lo demostraría dos siglos mas tarde, la exhuberancia del barroco Mientras tanto en todo el mundo se continuaba del barroco. Mientras tanto, en todo el mundo se continuaba experimentando con cales y aglomerantes hidráulicos, antecedentes inmediatos del cemento.inmediatos del cemento.

Eddystone: El faro del futuro. Primera construcción con cemento hidráulico.

Es la maravilla de la piedra artificial, porque la búsquedap p q qde un material monolítico fue una constante a través delos tiempos, que culmina con la invención del cemento

l l d f i i i l d i ty la luz de un faro visionario en el pasado reciente.

Dando vuelcos por la historia, la obsesión por encontrarDando vuelcos por la historia, la obsesión por encontraruna piedra artificial resistente al mar se posesiona delinglés John Smeaton. Prueba y error, al calcinar unaarcilla caliza, Smeaton pudo lograr sus propósitos yobtener un producto precursor del concreto modernoutilizado en su célebre faro de Eddystone Smeatonutilizado en su célebre faro de Eddystone. Smeatonsiguió experimentando y en 1793, logró la hazaña deuna cal que se endurecía bajo el agua, es decir, una calq j ghidráulica. Entonces, un numeroso grupo deinvestigadores empíricos siguieron sus huellas. humana.

Eddystone: El faro del futuro. Primera construcción con cemento hidráulico.

Pero el cemento actual lo obtuvo Joseph Aspdin en 1824, al l d someter una mezcla a temperaturas mayores de 1300º.C, que

calcinó nuevamente, molió y batió con un poco de yeso hasta d i l fiproducir un polvo fino.

Así nació el producto que Aspdin bautizó como Cemento Así nació el producto que Aspdin bautizó como Cemento Pórtland, debido a la similitud de su color con las rocas de la isla de Pórtland y que constituiría por fin, el polvo mágico. El polvo de Pórtland y que constituiría por fin, el polvo mágico. El polvo de la creación humana.

Las piedras vivas: Componentes del cementoLas piedras vivas: Componentes del cemento

Tarea investigar los componentes del cementoTarea investigar los componentes del cemento

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Las piedras vivas: Componentes del cementoLas piedras vivas: Componentes del cementocomponente principal

Roca caliza: Cuatro quintas partes del cemento provienen de la caliza, materia que curiosamente como en los huesos de los animales

t b d t l i di t l d i i t l vertebrados, aporta el ingrediente clave para su endurecimiento: el calcio.

Características de las calizas o rocas calcáreas

• Están compuestas principalmente de carbonato de calcio• Están compuestas principalmente de carbonato de calcio.

• Llegan a ser tan duras como el mármol y reaccionan con los ácidos.

Las plantas de cemento se ubican cerca de los grandes yacimientos de caliza, para facilitar los procesos de extracción y molienda de este mineral, que de otra manera resultaría muy costoso.

La arcilla y el caolín: La arcilla es una tierra blanda y grasosa, que b d ld d l i f l se conoce como barro, se puede moldear de cualquier forma al

añadírsele agua, hasta permitir que, cocida, se transforme en cerámica.

una quinta parte por arcilla, como segundo ingrediente esencial por su elevado contenido de silicato alumínico que le proporciona solidez y elevado contenido de silicato alumínico, que le proporciona solidez y resistencia.

Hay diferentes tipos de arcilla según su composición química y el color que resulta de ésta.

Arcilla Blanca o caolín: Conformado por granitos de cuarzo y mica bl l lí ili t ti d ill b j blanca, el caolín es un silicato puro, un tipo de arcilla con muy bajo contenido de hierro que no encoge con el cocimiento. En cantidad suficiente clarifica el cemento, al grado de otorgar su color suficiente clarifica el cemento, al grado de otorgar su color característico al Pórtland blanco.

Arcilla verde o figulina: También llamada montmorillonita o bentonita, la arcilla verde es rica en magnesio y tiene una alta g ycapacidad de absorción de líquidos, así como de expansión, con esto contribuye al proceso de fraguado.

El mineral de hierro: el cemento requiere de varios minerales para su resistencia. El óxido de hierro es uno de los ingredientes esenciales; se agrega a la mezcla en proporción pequeña, pero no por ello es

i t tmenos importante.

L l P l l i l á i d d l La puzolana: Puzol o puzolana es tierra volcánica, producto de las entrañas de la tierra. Se le llama así desde el Imperio Romano, cuando se descubrió que la arena volcánica de la isla de Pozzuoli, en Nápoles, se descubrió que la arena volcánica de la isla de Pozzuoli, en Nápoles, aportaba una gran resistencia al “mortero romano”, conocido entonces también como: “cemento puzolana”.

Actualmente, se llama así a las arenas volcánicas que se usan para la mezcla de cemento.

CaracterísticasHay puzolanas naturales y también artificiales, hechas con arcillas.Su contenido de sílice, en combinación con la cal que libera el cemento al hidratarse, forma compuestos con cualidades hidráulicas, es decir que endurecen al mezclarse con agua o bajo el aguaes decir, que endurecen al mezclarse con agua o bajo el agua.

UsosEl uso de puzolana propicia una disminución del contenido de p p pcemento en la mezcla para concreto, con el consiguiente ahorro, al mismo tiempo que hace al concreto menos permeable y por tanto más d bldurable.El yesoDe blandura máxima el yeso es a fin cuentas calcio: sulfato hidratado De blandura máxima, el yeso es, a fin cuentas, calcio: sulfato hidratado de calcio, que se logra al mojar y deshidratar el mineral de yeso. Sirve como aglomerante en la construcción y como abono en tierras deficientes de cal.No hay concreto sin agua y no hay cemento Pórtland sin yeso.

calizas, al igual que arcillas, caolín, mineral de hierro, puzolana y yeso natural. Piedras vivas que componen el sólido y versátil material, que hoy se emplea más que ningún otro en toda la i l t lt ttierra, el cemento vuelto concreto.

El yeso es el ingrediente secreto que regula el tiempo de fraguado del cemento, sin yeso, el cemento al contacto con el

f í d d ól dagua se transformaría, casi de inmediato, en una roca sólida.

El proceso de producción.Selección y extracción de minerales: selección de las canteras de ycaliza y arcilla que serán explotadas, con el análisis de rayos X que permite conocer la calidad y propiedades del mineral.

Una vez escogidas las zonas de caliza, se preparan los bloques a obtener mediante potentes barrenadores neumáticos. El barrenador de oruga

d t f did d d 9 t ól 20 es capaz de penetrar a una profundidad de 9 metros en sólo 20 minutos, con un orificio de 12 cm. de diámetro.

Explosiones controladas: En puntos estratégicos se coloca dinamita y una fuerte explosión desprende grandes fragmentos de roca dinamita y una fuerte explosión desprende grandes fragmentos de roca caliza que serán transportados a la planta en camiones con capacidad de 60 a 80 toneladas. La precisión y el control técnico con el que se cuenta hoy permiten estallidos silenciosos y una rápida absorción del polvo.

Trituración y mezclalas grandes rocas de caliza de hasta un metro, son reducidas en etapas sucesivas.

Primera etapa Los trituradores crean piedras del tamaño de una pelota de béisbol, que luego convierten en grava.

Segunda Etapa La caliza en forma de grava se mezcla con porciones menores de arcilla y hierro que también han sido trituradas y toda esta

l d i ió h b fimezcla pasa de nuevo a trituración, hasta obtener una arena fina.

El transportebandas transportadoras llevan la materia triturada a un almacén. Allí, pdiferentes tipos de arcilla y caliza se combinan proporcionalmente, mientras una excavadora recoge la mezcla verticalmente hasta incorporar

d l i l h i iótodos los minerales en una pre-homogeneización

Molienda y homogeneización

l l d d b l d d lla molienda: poderosas bolas de acero contenidas en un gran molino, golpean con rápidos movimientos la mezcla de caliza, arcilla y óxido de hierro hasta pulverizar los materiales y obtener una harina finísima que se hierro hasta pulverizar los materiales y obtener una harina finísima que se conoce como: “harina cruda” o “crudo”. Sin escapatoria posible, las partículas que quedaron gruesas son separadas y vueltas a moler.p q q g p y

Mediante transportación neumática, la harina inicial es enviada por conductos herméticos, que no permiten salida de polvos a molinos homogeneizadores igualmente cerrados

Calcinación y clínkerT b j d 24 h ti l h t t i id h t 6 Trabajando 24 horas continuas, los hornos rotatorios, que miden hasta 6 metros de diámetro y giran lentamente de una a 3 revoluciones por minuto, derriten la harina cruda a temperaturas de 1,400° C. minuto, derriten la harina cruda a temperaturas de 1,400 C.

Las altas temperaturas generan una reacción química que transforma la materia prima en distintos compuestos, como el silicato cálcico, que es el p p , , qcomponente principal del cemento.

El material resultante de la calcinación se transforma en partículas redondas como perlas, de color verde oscuro, denominadas: clínker.

Clínker: Piedra sintética con formas esféricas de tamaño variable, que por molienda se transforma en base del producto final: cemento Pórtland.

Molienda finalR ié lid l lí k 1 100° C d id i t d Recién salido el clínker a 1,100° C, es conducido a sistemas de enfriamiento. A continuación, las esferas de tamaño variable, a veces adheridas entre sí, pasan por un triturador y continúan su camino hasta adheridas entre sí, pasan por un triturador y continúan su camino hasta un enorme contenedor, donde son depositadas.

Indispensable para la regulación del fraguado en morteros y hormigones, p p g g y g ,el yeso se incorpora al clínker para pasar a un molino de bolas de acero similar, al que prepara la harina cruda. Este molino cuenta con dos compartimientos, uno de bolas que van de 50 mm a 80 mm y otro con bolas de 20 mm a 25 mm, con una capacidad de molienda de hasta 160 toneladas por horatoneladas por hora.

Resultado = cemento

El envasado en sacosU t d l t d i i l t l Una parte del cemento se consume empacado en sacos, principalmente en los países en vías de desarrollo donde es frecuente la práctica de la pequeña construcción y de la autoconstrucción.construcción y de la autoconstrucción.

Características de los sacos de cementoCaracterísticas de los sacos de cementoLos típicos sacos de cemento tienen una capacidad de 50 kgs., y por lo general son fabricados en papel kraft extensible tipo klupac, con 2 ó 4 hojas, general son fabricados en papel kraft extensible tipo klupac, con 2 ó 4 hojas, de acuerdo con los requerimientos de transporte y manejo. En algunos casos, los sacos van provistos de un refuerzo interior de polipropileno. En todos ellos se verifica la porosidad, absorción, impermeabilidad y resistencia mecánica.

L ió d l La conservación del cementoEl cemento almacenado en bolsas herméticas o en ambientes de

h d d l d i d temperatura y humedad controladas, se mantiene seco y conserva todas sus características.

Si bien su duración es indefinida en las obras es necesario colocarlo en Si bien su duración es indefinida, en las obras es necesario colocarlo en tarimas para que se mantenga en buenas condiciones por un espacio de tiempo determinado.p

Lo esencial es conservarlo seco, por lo que debe cuidarse no sólo la acción de la humedad directa, sino además tener en cuenta el porcentaje de phumedad del ambiente.