Tipos de Cemento: Qué son y cómo utilizarlos

El cemento es un material de construcción importante tanto en proyectos de construcción residencial como comercial. Conocer las características y variedades del cemento puede ayudarle a hacer una elección informada.

En este artículo, hablamos de lo que es el cemento, los tipos de cemento y sus fases.

¿Qué es el cemento?

Se denomina cemento a un polvo fino y gris elaborado con materias primas y productos químicos.

  • Tiza
  • Arcilla
  • Mineral de hierro
  • Caliza
  • Pizarra
  • Conchas
  • Arena de sílice
  • Escoria

Estos materiales se combinan con elementos y minerales como el aluminio, el hierro, el calcio y el silicio antes de ser calentados a altas temperaturas para formar un material duro y sólido llamado clinker. Ese material se muele hasta formar un polvo, que luego es todo cemento. Las fábricas de cemento controlan cada paso del proceso de fabricación con frecuentes pruebas químicas y físicas para garantizar que los productos acabados cumplen las especificaciones de la industria. También utilizan estas pruebas para definir la composición química de la muestra mediante sus porcentajes de compuestos, el umbral de temperatura y la duración del calentamiento.

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Métodos para la creación de cemento

Hay dos métodos comunes para crear cemento, que incluyen:

Método seco

El método seco es uno de los métodos de creación de cemento más populares en Estados Unidos y en todo el mundo. Los pasos incluyen:

  1. La extracción de las materias primas para su uso
  2. Triturar los depósitos de la cantera para que sean de 15 cm o menos
  3. Triturar de nuevo los depósitos de la cantera, utilizando trituradoras secundarias o molinos de martillos hasta que tengan tres pulgadas o menos
  4. Combinación de los depósitos de cantera triturados con otros ingredientes, como cenizas volantes o mineral de hierro.
  5. Depositar el material en el horno de cemento
  6. Calentar los ingredientes a unos 2.700 grados Fahrenheit en hornos rotatorios cilíndricos de acero revestidos con ladrillos de fuego especiales
  7. Permitir que ciertos elementos dentro de la mezcla se conviertan en gases y se disipen para crear las bolas grises de clinker del tamaño de una canica
  8. Enfriar el clinker caliente
  9. Moler el clinker enfriado hasta convertirlo en un polvo fino

Método húmedo

Aunque es menos popular que el método seco, el método húmedo de creación de cemento es muy similar en su proceso. La única diferencia entre ambos es que, en el proceso húmedo, las materias primas se muelen con agua antes de introducirlas en los hornos rotatorios.

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Cemento vs. hormigón

El cemento es un ingrediente del hormigón. Los dos componentes principales del hormigón son una pasta y un agregado. La pasta contiene cemento y agua, que recubre y se une al árido, como la arena, la piedra triturada o la grava. A través del proceso de unión, se produce una reacción química llamada hidratación que manipula la mezcla de hormigón de primera maleabilidad y la endurece hasta darle una forma más resistente y duradera.

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Tipos de cemento

Hay una gran variedad de tipos de cemento que puedes utilizar en función de la finalidad y las condiciones de tu proyecto. Entre ellos se encuentran:

Cemento portland ordinario (OPC)

El cemento portland ordinario es uno de los tipos de cemento más utilizados en todo el mundo, y muchos fabricantes lo producen. Aunque se llama «portland» es un tipo de cemento más que una marca. El OPC es adecuado para la mayoría de los proyectos de construcción de hormigón en general.

Cemento puzolana Portland (PPC)

Los fabricantes crean el cemento puzolana portland moliendo clinker puzolánico, a veces con aditivos de yeso o sulfato de calcio, con cemento portland ordinario. En comparación con el OPC, tiene una gran resistencia a diversas reacciones químicas dentro del hormigón. El PPC puede ser ideal para proyectos como puentes, muelles, presas, estructuras marinas, obras de alcantarillado o proyectos de hormigón submarino.

Cemento de endurecimiento rápido

Los contratistas o los equipos de construcción pueden elegir el cemento de endurecimiento rápido por su alta resistencia en las primeras etapas del proceso de endurecimiento. De hecho, la resistencia del cemento de endurecimiento rápido a los tres días es comparable a la del OPC a los siete días con la misma proporción de agua y cemento. El cemento de endurecimiento rápido puede tener un mayor contenido de cal, combinado con un proceso de molienda más fino, para dar un mejor desarrollo de la resistencia. Puede ser ideal para proyectos en los que se retira el encofrado en una fase temprana o en los que el objetivo es aumentar el ritmo de construcción y reducir los costes.

Cemento de endurecimiento extra rápido

El cemento de endurecimiento extra rápido puede fraguar y ser duradero incluso más rápido que el OPC y el cemento de endurecimiento rápido. Esto se consigue añadiendo cloruro de calcio al cemento de endurecimiento rápido. Este tipo puede ser útil para proyectos de hormigón en climas fríos.

Cemento de ajuste rápido

Al igual que el cemento de endurecimiento extra rápido, este tipo puede fraguar y hacerse fuerte más rápidamente que el OPC y el cemento de endurecimiento rápido. Su grano y tasa de resistencia son como el OPC, pero se endurece más rápido. El cemento de fraguado rápido puede ser beneficioso para proyectos en los que el tiempo es un factor determinante o que están cerca de agua estancada o corriente.

Cemento de baja temperatura

Los fabricantes producen cemento de bajo calor controlando el porcentaje de aluminato tricálcico en la mezcla para asegurarse de que se mantiene por debajo del 6% del total. Esto ayuda a conseguir el bajo calor durante el proceso de hidratación, haciéndolo más resistente a los sulfatos y menos reactivo que otros tipos de cemento. Puede ser adecuado para la construcción de hormigón en masa o para proyectos en los que se espera evitar el agrietamiento debido al calor. Sin embargo, el cemento de bajo calor puede tener un tiempo de fraguado inicial más largo que otros tipos.

Cemento resistente a los sulfatos

El cemento resistente a los sulfatos ayuda a reducir el riesgo de efectos secundarios de los sulfatos en el hormigón. Se utiliza sobre todo para construir cimientos en suelos con alto contenido de sulfatos, pero también puede ser beneficioso para proyectos como revestimientos de canales, alcantarillas, sifones y muros de contención.

Cemento de escoria de alto horno

Los fabricantes fabrican cemento de escoria de alto horno moliendo clinker con hasta un 60% de escoria. Esto crea un cemento con muchas de las mismas propiedades que el OPC, pero su producción puede ser menos costosa que la de otros tipos, lo que lo hace ideal para proyectos con conciencia financiera.

Cemento de alta alúmina

El cemento de alta alúmina es un tipo de cemento de endurecimiento rápido que se crea fundiendo bauxita y cal juntas y moliendo esa mezcla con el clinker. Tiene una alta resistencia a la compresión pero puede ser más flexible y trabajable que el OPC. El cemento de alta alúmina puede ser ideal para proyectos en los que el cemento está sometido a condiciones climáticas extremas como altas temperaturas y heladas.

Cemento blanco

El cemento blanco es un tipo de OPC de color blanco en lugar de gris. Se prepara a partir de materias primas que no incluyen óxido de hierro y puede ser más caro que otros tipos. Se utiliza para fines arquitectónicos y proyectos decorativos de interior y exterior, como caminos de jardines, suelos, piscinas y productos de hormigón ornamental.

Cemento coloreado

El cemento coloreado tiene propiedades similares al OPC y al cemento blanco. Los fabricantes mezclan entre un 5% y un 10% de pigmentos minerales con el OPC para conseguir el color deseado. Al igual que el cemento blanco, los contratistas suelen utilizar este tipo para fines y proyectos decorativos.

Cemento de arrastre de aire

El cemento con inclusión de aire es más trabajable con una relación agua-cemento menor que el OPC y otros tipos de cemento. Los fabricantes añaden agentes inclusores de aire como colas, sales de sodio y resinas al clinker durante el proceso de molienda para crear este cemento. Puede ser ideal para la resistencia a las heladas en el hormigón.

Cemento expansivo

El cemento expansivo puede crecer ligeramente con el tiempo sin encogerse durante el proceso de endurecimiento. Puede ser ideal para proyectos como el rejuntado de pernos de anclaje o conductos de hormigón.

Cemento hidrográfico

Los fabricantes crean el cemento hidrográfico mezclando productos químicos que repelen el agua. Este tipo tiene una gran trabajabilidad y resistencia, pero también repele el agua para evitar que se produzcan condiciones meteorológicas como la lluvia. Puede ser ideal para proyectos como presas, depósitos de agua, aliviaderos y estructuras de retención de agua.

Categorías de cemento

La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) creó la norma ASTM C150, que es un código de proceso estándar para describir los tipos de cemento. Estas categorías ayudan a tipificar el rendimiento del hormigón o sus condiciones de colocación. Los 14 tipos de cemento pueden encajar en una o más de estas categorías. Cuando se categorizan, los tipos de cemento pueden recibir un código de letras y números que ayudan a los profesionales de la construcción a determinar qué tipo de cemento están utilizando o cómo funciona el hormigón con ese tipo de cemento. La tipificación para OPC incluye:

  • Tipo I: Uso normal o general.

  • Tipo II: Resistencia moderada al sulfato, se utiliza para estructuras en agua o suelo con cantidades moderadas de sulfato o cuando hay acumulación de calor.

  • Tipo III: Alta resistencia temprana, utilizada cuando se necesita establecer la estabilidad en las primeras etapas del proceso de hidratación.
  • Tipo IV: Hidratación de bajo calor, utilizada cuando la tasa y la cantidad de generación de calor deben ser mínimas, como en el caso de un clima caluroso.
  • Tipo V: Alta resistencia a los sulfatos, utilizado en situaciones que necesitan más protección contra los sulfatos que los del tipo II.

Otros métodos de categorización son comunes para los cementos mixtos-hidráulicos y de rendimiento. Incluyen:

  • Escriba IL: Cemento calcáreo de Portland
  • Tipo IS: Cemento de escoria de Portland
  • Tipo IP: Cemento Portland-pozzolana
  • Escriba IT: Ternera mixta
  • Tipo GU: Uso general
  • Tipo HE: Alta resistencia inicial
  • Tipo MS: Resistencia moderada al sulfato
  • Tipo HS: Alta resistencia a los sulfatos
  • Tipo MH: Calor moderado de hidratación
  • Tipo LH: Baja temperatura de hidratación

Una categoría adicional llamada Clase «G» Cemento para pozos de petróleo incluye cementos especiales hechos para la industria del petróleo y el gas. Estos tipos tienen propiedades especiales de comportamiento para la alta presión y la resistencia a los sulfatos. También pueden mezclarse con una variedad de aditivos para cambiar el comportamiento del cemento para condiciones únicas.

Fases del cemento

Hay cuatro fases o compuestos predominantes que juegan un papel único en el rendimiento del cemento. Entre ellos se encuentran:

C3S (Silicato tricálcico)

El silicato tricálcico constituye entre el 50% y el 70% del clinker OPC. Su finalidad es la hidratación y el endurecimiento rápidos. El aumento de la proporción de silicato tricálcico en la mezcla puede aumentar su capacidad de endurecimiento y resistencia, como en el cemento de endurecimiento rápido.

C2S (silicato dicálcico)

El silicato dicálcico comprende entre el 10% y el 25% de un clinker OPC. Se endurece e hidrata más lentamente que el silicato tricálcico.

C3A (aluminato tricálcico)

Los clinkers OPC pueden tener hasta un 10% de aluminato tricálcico en su composición. Esta fase contribuye al desarrollo de la fuerza a una edad temprana, y es la más reactiva de las cuatro fases principales. Puede generar calor durante los primeros días de hidratación. Los cementos con menores porcentajes de aluminato tricálcico pueden ser más resistentes al agua y a los sulfatos del suelo.

C4AF1 (aluminoferrita tetracálcica)

Los clinkers OPC pueden tener hasta un 15% de aluminoferrita tetracálcica en su composición. Esta fase contribuye al tradicional color gris del cemento.

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Normas sobre el cemento

Para garantizar la coherencia entre las plantas de producción de cemento, organizaciones como la ASTM crean normas que las plantas de fabricación pueden controlar con pruebas químicas y físicas para garantizar la eficacia y la calidad de sus productos. Aunque los procesos de prueba pueden ser similares en todo el mundo, las referencias a ciertas normas de cemento pueden variar según el lugar. Los científicos pueden utilizar el análisis de óxidos para verificar el contenido y la composición del cemento. Algunas de las características físicas que inspeccionan pueden ser:

  • Contenido del aire
  • Resistencia a la compresión
  • Desarrollo de la fuerza en la edad temprana
  • Aumento del calor de hidratación
  • Bajar el calor de hidratación
  • Tamaño de las partículas
  • Tiempo de ajuste