Las características de los materiales que utilizamos durante la etapa constructiva son una parte fundamental en la calidad del producto final que entregamos como profesionales de la construcción. Debemos de tomar en consideración la disponibilidad y requerimientos de todos los materiales que utilizamos a lo largo de la etapa constructiva, sin embargo, a veces estamos tan familiarizados con un material que creemos que ya lo conocemos a profundidad. Esto nos puede hacer pasar por alto información que puede servirnos para incrementar la calidad del producto final o incluso afectar negativamente el desempeño de este material.
Como profesionales de la construcción estamos muy familiarizados con el concreto y el cemento. Sabemos que el cemento se usa en diferentes partes del proceso constructivo y que, junto con el agua, es el aglomerante del concreto. Pero muchas veces ignoramos cómo se fabrica, qué tipos de cementos existen y qué diferencias existen entre ellos.
Para entender por qué existen diferentes tipos de cemento, primero debemos entender que, a pesar de ser un producto altamente industrializado, su materia prima es producto de la minería, por lo que sus componentes no siempre son idénticos y según la región en la que se produce el cemento será el tipo y la composición que tendrá. Anteriormente, los tipos de cemento se clasificaban según la norma ASTM C150 según sus características:
Sin embargo, actualmente en México se utiliza la norma NMX-C-414-ONNCCE que clasifica a los cementos según composición, clase resistente y características especiales.
Composición
Según el manual del constructor desarrollado por CEMEX “el Cemento Portland es el producto de la calcinación de una mezcla íntima de materiales sílico-calcáreos finalmente divididos, los cuales son sometidos a temperaturas de 1400 a 1450 ºC para producir Clinker; este Clinker es finalmente molido en presencia de yeso para obtener lo que conocemos como Cemento Portland.” Los principales componentes químicos del Clinker previo a calcinación son:
- Materiales calcáreos: aportan óxido de calcio (CaO)
- Materiales arcillosos: aportan silicio (Si), aluminio (Al) y fierro (Fe)
- Impurezas presentes: magnesio (Mg), Sodio (Na), potasio (K), fósforo (P), etcétera
Estos componentes, una vez calcinados, se combinan con un 3% a 5% de sulfato de calcio (yeso) para controlar la velocidad del proceso de hidratación y, finalmente, se pasa la mezcla resultante por una molienda que da como resultado el Cemento Portland Ordinario.
Además de los materiales calcáreos y arcillosos, se suelen utilizar otros componentes para complementar las propiedades del cemento, algunos de los más comunes son:
- Escoria granulada de alto horno: es el producto de desperdicio de la fabricación de hierro en lingote. Está compuesta por cal, sílice y alúmina y aunque se trata de los mismos componentes que forman la mezcla previa a calcinación del clinker, no se encuentran en la misma proporción. Su uso en diferentes proporciones y con diferentes métodos se utiliza para reducir la temperatura de hidratación, moderar la resistencia a sulfatos y controlar la velocidad con la que alcanza su resistencia máxima.
- Material puzolánico: puede ser en sí mismo un material cementante, sin embargo, en la producción de cemento se utilizan sus componentes siliceos y aluminosos para modular la resistencia máxima y la resistencia a sulfatos del cemento principalmente.
- Humo de sílice: se le considera un material puzolánico, sin embargo, su uso en la producción de cemento toma ventaja del tamaño de sus partículas para mejorar el empacado del cemento.
- Caliza: se utiliza como relleno de hasta 35% junto con el clinker para aumentar la trabajabilidad del cemento principalmente.
La norma NMX-C-414-ONNCCE establece seis composiciones generales para denominar los tipos de cemento:
Cemento Portland Ordinario (CPO)
Es el de uso más común en el mundo, presenta una mayor temperatura de hidratación y es más sensible a los ataques químicos por medios ácidos y salinos con respecto a otros cementos portland.
Cemento Portland Puzolánico (CPP)
Los materiales puzolánicos incluyen puzolanas naturales, artificiales y/o cenizas volantes. El CPP tiene como características principales, una menor resistencia mecánica en comparación con el CPO, una baja reactividad a álcalis y un bajo calor de hidratación.
Cemento Portland Compuesto (CPC)
El CPC lleva al menos dos componentes además del clinker y sulfato de calcio, excepto cuando se adicione ceniza, en cuyo caso puede ser el único componente extra. Gracias al uso de diferentes componentes, suele ser una mejor alternativa con respecto a durabilidad, resistencia química, calor de hidratación, retracción y fisuración que el CPO.
Cemento Portland con Humo de Sílice (CPS)
Comúnmente, el uso del humo de sílice tiene el propósito de producir concreto son alta resistencia temprana o baja permeabilidad. Reduce el sangrado del concreto y reduce la porosidad de la mezcla, sin embargo, disminuye la trabajabilidad y puede ser necesario utilizar superfluidificantes.
Cemento Portland con Escoria Granulada de Alto Horno (CPEG)
Se obtiene una mayor trabajabilidad en el concreto fresco, alcanza su máxima temperatura de hidratación de forma más lenta y la microestructura de la pasta de cemento es más densa.
Clase resistente
Este apartado de la clave hace referencia a algunas características físicas del cemento: su resistencia a la compresión, el tiempo de fraguado y la estabilidad de volumen en autoclave. Estos son parámetros comprobables a través de pruebas de laboratorio y nos sirven para conocer el comportamiento que tendrá el cemento durante su utilización.
Quizás el parámetro más importante para los profesionales de la construcción sea la resistencia a la compresión, pues según este número podremos saber la velocidad con la que nuestros elementos estructurales adquirirán la resistencia necesaria, permitiéndonos planificar las actividades alrededor del colado de elementos de concreto con mayor precisión.
Según la norma NMX-C-061-ONNCE, a mayor es el número que conforma la clave, mayor será la resistencia a la compresión de los elementos en donde se utilice el cemento. Así mismo, las clases resistentes con la clave “R” garantizan una resistencia mínima a la compresión a tres días, esta característica puede explotarse durante la etapa constructiva para aumentar la productividad y la calidad de los elementos de concreto.
Características especiales
El cemento puede adquirir características físicas y químicas especiales según sea su composición, esto suele aprovecharse para producir cementos que tengan propiedades que faciliten o permitan su uso en situaciones específicas, estas características especiales no suelen ser perjudiciales al trabajo habitual del cemento, aunque pueden existir excepciones. Según la norma NMX-C-414-ONNCCE existen cuatro características especiales que pueden complementar al cemento.
Resistente a Sulfatos (RS)
Esta característica se utiliza comúnmente cuando los elementos de mortero o concreto se van a encontrar en contacto directo con agua salada, en suelos con alta agresividad química o con altas saturaciones hídricas. Se suele ocupar para todo tipo de construcciones subterráneas.
Baja Reactividad Álcali Agregado (BRA)
La reactividad álcali agregado se refiere a la reactividad de determinados agregados que contienen carbonatos y bicarbonatos alcalinos o cloruros que pudieran afectar negativamente la reacción del cemento. Estas características en los agregados de morteros y concretos puede tener afectaciones a corto, mediano y largo plazo, por lo que es importante también conocer la composición química y el origen de los agregados que se utilizan durante la etapa constructiva.
Bajo Calor de Hidratación (BCH)
Se utiliza comúnmente en elementos de grandes superficies, el bajo calor de hidratación puede reducir significativamente el agrietamiento de elementos.
Blanco (B)
Es una característica estética que se busca en el ramo de la arquitectura y diseño. Para su correcto uso es importante tomar en consideración el uso apropiado de los agregados en los morteros y concretos que se utilicen.
Conclusiones
La clave alfanumérica en los bultos de cemento nos da información relevante como profesionales de la construcción y nos permite tomar decisiones de valor a partir de la disponibilidad y las características del material que vamos a utilizar. Quizás la información que esta clave nos brinda sea más útil para planificar adecuadamente las precauciones y las medidas que debemos de tomar al momento de utilizar el material que se encuentra disponible en la región más que para buscar un material que se acople a necesidades específicas. Esta forma de clasificación del cemento nos permite entender de forma integral sus características, aunque actualmente aún se puede encontrar la clasificación anterior basada en el uso, para esto, se propone la siguiente tabla de equivalencias:
Referencias
Neville, M. (1995). Tecnología del concreto. México. Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto A.C.
CEMEX. Manual del constructor. CEMEX. México
Norma mexicana NMX-C-414-ONNCCE
Norma mexicana NMX-C-061-ONNCCE
Norma ASTM C-150