PROPIEDADES DEL CEMENTO

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PROPIEDADES QUMICAS DEL CEMENTO 
Cuando la harina entra al horno se compone básicamente de cuatro materiales que son: 
oxido de calcio, dióxido de sílice, oxido de aluminio y óxido de hierro. Estos óxidos al 
llegar a la temperatura donde la mezcla cruda se trasforma en un líquido pastoso, 
generan unas composiciones potenciales que no se presentan aisladas sino con algunas 
impurezas, sin embargo, estas sirven para describir algunas propiedades del cemento. 
Estos compuestos básicos los podemos apreciar en la siguiente tabla: 
 
De esta manera en el interior del horno, se puede afirmar que se producen fases como 
son: la alita, con un alto contenido de C3S, belita, con alto contenido de C2S, aluminato 
rico en C3A y ferrito C4AF, una solución sólida compuesta de ferritos y aluminatos de 
calcio. 
En la mayoría de los cementos la fase alita es la que aporta la mayor resistencia 
mecánica, puesto que reacciona muy rápidamente con el agua generando un valor 
importante de calor de hidratación, fragua rápido y afecta la resistencia inicial. 
La fase belita desarrolla su resistencia moderadamente, reacciona lentamente con el 
agua, por ende, su calor de hidratación es más bajo, y su aporte a la resistencia mecánica 
se da aproximadamente a los 7 días. 
A continuación, se muestra como es el desarrollo de las resistencias de cada 
componente: 
 
El crecimiento del calor de hidratación de cada uno de los componentes es diferente. 
Donde el mayor aporte calorífico en la fase inicial de la hidratación corresponde al 
Silicato Tricálsico, enseguida el Aluminato Tricálsico hace un aporte mucho más alto, 
pero en menor tiempo; el aporte de calor del Ferroaluminato Tretracálsico y el Silicato 
Dicálsico no es tan significativo. 
La hidratación del cemento, es el proceso mediante el cual el cemento al mezclarse con 
el agua reacciona y empieza a generar enlaces o estructuras cristalinas, que lo 
convierten en un material aglutinante. 
 
Al formarse la pasta de cemento, el grano de cemento que tiene un diámetro 
aproximado de 50 micras, empieza a presentar actividad química en su superficie dando 
lugar a la presencia de un gel, que poco a poco se va convirtiendo en un cristal estable 
desarrollando propiedades de resistencia mecánica, como se puede apreciar en la 
fotografía 
 
Pie de foto: Cristales de cemento hidratado 
Existen otras reacciones que son la del sulfato de calcio (Yeso) y las de las adiciones 
activas que empiezan a reaccionar con la presencia del hidróxido de calcio, formando 
nuevas estructuras mecánicas incrementando la resistencia a la compresión. 
 
Crédito: Archivo Asocreto 
Pie de foto: Formación de la pasta de cemento 
Todas estas reacciones químicas exotérmicas hacen que el cemento al fraguar y 
endurecer genere calor de hidratación; este se debe controlar cuando se fabrican 
estructuras con grandes volúmenes de concreto, como represas, y bases para puentes. 
Dentro del Clinker, hay tres elementos químicos que deben ser controlados como lo 
estipulan las normas, estos son: el óxido de azufre (SO3, Máximo 3%), el óxido de 
magnesio (MgO, Máximo 7.5%) y la cal libre (CaO libre, 3%) que en exceso pueden 
generar una expansión nociva en las mezclas de elaboradas con cemento. 
 
Propiedades físicas y mecánicas 
 Densidad, porosidad y absorción 
 Los resultados de porosidad, absorción de agua y densidad aparente (gravedad 
específica) de los CAC se determinaron, de acuerdo con la norma ASTM C642. Se observó 
que las mezclas presentaron una mayor absorción y porosidad en los concretos que 
contenían CWP a los 28 días de curado. Esto es atribuido al efecto dilución, ya que al 
reemplazar el cemento Portland por un material inerte, se disminuyen los productos de 
hidratación que se pueden formar en el tiempo, lo que incrementa la absorción en la 
mezcla. Por otra parte, Celik; Meral; Mancio; Mehta; Monteiro (2014) relacionan el 
incremento de poros con el efecto dilución debido al impacto que produce un material 
inerte en el proceso de hidratación del cemento Portland. A su vez, al sustituir el 
cemento por el CWP, se incrementa la relación agua/cemento y se hace mayor a medida 
que el contenido de CWP es mayor en los concretos. En la Tabla 8 se puede observar 
que la mezcla F-20 % es la que presentó el menor porcentaje de absorción y poros 
permeables en comparación con los otros CAC adicionados con CWP. Estos resultados 
están, de acuerdo con los obtenidos en las propiedades mecánicas, las cuales decrecen 
con la presencia de CWP en la mezcla debido a la mayor porosidad. 
 
 Mediante análisis empíricos, definimos las siguientes propiedades, que nos ayudan a 
elegir y conformar un cemento en función del uso que le queremos dar: 
 
• La finura o superficie específica: Una de las etapas del proceso de fabricación 
del cemento es la molienda del Clinker con el yeso. La hidratación de los granos 
de cemento ocurre desde el interior, por lo que el área superficial constituye el 
material de hidratación. Al reducir el espesor de esta capa aumenta la 
velocidad de hidratación lo que posteriormente conlleva a una menor 
resistencia a la fisura. En definitiva, el tamaño de los granos definirá la 
posterior resistencia a fisura del cemento. 
 
• Definimos como firmeza la capacidad que tiene el cemento de conservar su 
volumen después de fraguar. Esta propiedad puede verse afectada por la 
presencia de cantidades excesivas de cal libre. 
 
• El paso del estado plástico al estado endurecido de una masa de cemento se 
denomina tiempo de fraguado, es un proceso muy exotérmico y depende de 
varios factores: 
▪ La composición química del cemento 
▪ La cantidad de agua (a mayor cantidad mayor rápidez) 
▪ La temperatura ambiente: A menor temperatura se produce un 
ralentiza miento del proceso. Sin embargo, por encima de los 32 
grados el aumento de velocidad se invierte 
▪ La finura del material 
 
• Llamamos falso fraguado a la rigidez prematura que se presenta en los 
primeros minutos tras la adición de agua. Se diferencia de la anterior en que no 
despide calor de forma apreciable y desaparece al mezclar nuevamente la 
pasta. Se debe a la parcial deshidratación del yeso en los hornos. 
 
• La resistencia a la compresión es, en términos estructurales la capacidad más 
destacable de los cementos, y puede verse afectada por el paso del tiempo, la 
incidencia de las inclemencias meteorológicas y el mal almacenamiento del 
Clinker. Aumenta de manera elevada en los primeros días tras la conformación 
y en algunos cementos, paulatinamente durante largos periodos de tiempo. 
 
• El peso específico que se define como la relación entre la cantidad dada y el 
volumen absoluto es una propiedad fundamentalmente usada para determinar 
la mezcla y es muy similar en todos los cementos Portland 
 
• La consistencia normal se define como aquella fluidez determinada por una 
cierta cantidad de agua. Tiene relación con la calidad del cemento y el tiempo 
de fraguado. EL requerimiento de agua varía entre distintos cementos y puede 
llegar a suponer una variación de un 20-30% 
 
 
Bibliografía: 
https://cetesa.com.co/blog/propiedades-quimicas-del-cemento/ 
https://sites.google.com/site/cemyhor/el-cemento-portland-
componentes/propiedades-fisicas-y-quimicas-del-cemento-portland 
https://www.academia.edu/12182692/PROPIEDADES_FISICAS_QUIMICAS_Y_MECANIC
AS_DEL_CEMENTO 
https://cetesa.com.co/blog/propiedades-quimicas-del-cemento/
https://sites.google.com/site/cemyhor/el-cemento-portland-componentes/propiedades-fisicas-y-quimicas-del-cemento-portland
https://sites.google.com/site/cemyhor/el-cemento-portland-componentes/propiedades-fisicas-y-quimicas-del-cemento-portland