Fundamentos del cemento y el hormigón

 El vídeo ofrece una visión completa de la química fundamental y las propiedades físicas del cemento y el hormigón. Cubre su producción, los distintos tipos y los factores críticos que influyen en su resistencia y durabilidad, con el objetivo de desmitificar el cemento para fines prácticos de construcción.

1. Definición del hormigón y sus componentes

• El hormigón es un material compuesto compuesto por cemento mezclado con áridos. Estos agregados suelen ser arena (fina) y grava o piedras (medias).
• Se crea un tipo especial, el hormigón permeable, omitiendo agregados finos. Este diseño permite que el agua drene, lo que lo hace útil para aplicaciones ambientales específicas.

2. Proceso y composición de fabricación de cemento

• El proceso de núcleo implica calcinar (calentar a 1400-1500°C) una mezcla de piedra caliza y arcilla. Esta reacción a alta temperatura produce "clinker".
• Este clínker contiene cuatro componentes clave: cal, sílice, alúmina y óxido de hierro. La proporción de estos elementos determina las propiedades del cemento.
• El óxido de hierro es responsable del típico color gris/verde del cemento; su ausencia resulta en cemento blanco. El contenido de alúmina desempeña un papel importante en el desarrollo inicial de la resistencia.
• El paso final consiste en moler el clínker con reguladores de ajuste, normalmente yeso. Históricamente, los romanos utilizaban cemento pozolánico natural a partir de ceniza volcánica.

3. La química del endurecimiento del cemento (hidratación)

• Cuando se añade agua al polvo de cemento, comienza una reacción química llamada hidratación. Los silicatos de calcio en el cemento reaccionan para formar hidratos de calcio e hidratos de silicato de calcio.
• Estos hidratos recién formados crecen hasta convertirse en cristales microscópicos, entrelazados y similares a cabellos. Estos cristales se unen entre sí y con las superficies de los agregados, creando una masa sólida y fuerte.
• Esto aclara un error común: el agua es un reactivo químico necesario para el endurecimiento, no solo una sustancia para hacer la mezcla viable.

4. Factores que afectan a la resistencia y durabilidad del hormigón

• Exceso de agua: Una alta proporción agua-cemento dispersa las partículas de cemento demasiado separadas, impidiendo la formación de una red cristalina densa y fuerte, debilitando así el producto final.
• Perturbación: Mover o alterar la mezcla de hormigón tras su fijación inicial (unos 45 minutos) puede romper los delicados enlaces cristalinos que ya han comenzado a formarse.
• Vibración: Una vibración insuficiente durante la colocación deja burbujas y vacíos de aire, que son puntos débiles en la estructura de hormigón.
• Curado (duración de la hidratación): La hidratación continua es fundamental. Mantener el hormigón húmedo durante al menos 7 días es vital para un crecimiento significativo de cristales. Alrededor del 60-70% de su resistencia final se alcanza en 28 días, pero el proceso puede continuar durante años.
• Temperatura: El frío extremo (por debajo de 2°C) puede congelar el agua, haciendo que se expanda y rompa la estructura cristalina. El calor extremo puede hacer que el agua se evapore demasiado rápido, deteniendo el proceso de hidratación. La reacción de hidratación en sí es exotérmica, es decir, genera su propio calor.

5. Tipos de cemento y sus aplicaciones

• Se diseñan diferentes tipos de cemento Portland para aplicaciones específicas:
  • Cementos refractarios (CAC): Para ambientes de alta temperatura.
  • Cementos blancos (BL): Por motivos estéticos, carecen de óxidos de hierro.
  • Cementos de mampostería (MC): Formulado para aplicaciones de mortero.
  • Cementos de hidratación de baja temperatura (LH): Para estructuras de hormigón masivas que controlen la generación de calor.
  • Cementos de engastado rápido (R): Para proyectos que requieren un rápido aumento de fuerza.
  • Cementos normales (N): Uso general.
  • Cementos resistentes a los sulfatos (SR): Crucial para estructuras en zonas costeras o ambientes con alto contenido de sulfato en el suelo o el agua.
• Comprender estas diferencias es clave para tomar decisiones de compra informadas y rentables.