Cemento para niños
El cemento es un material muy importante que se usa en la construcción. Imagina que es como un pegamento especial que se endurece cuando se mezcla con agua. Se fabrica a partir de una mezcla de caliza (una roca) y arcilla (un tipo de tierra) que se calientan mucho y luego se muelen hasta convertirse en un polvo fino.
Cuando este polvo se mezcla con agua, se vuelve una pasta que puedes moldear. Después de un tiempo, esta pasta se endurece y se vuelve tan fuerte como una piedra. Si le añades grava y arena, se convierte en lo que conocemos como concreto u hormigón, que es el material principal para construir edificios, puentes y muchas otras estructuras.
Cada año se producen miles de millones de toneladas de cemento. Su fabricación requiere mucha energía y produce gases que contribuyen al cambio climático. Por eso, los científicos buscan formas de hacerlo más amigable con el medio ambiente.
El cemento suele venderse en sacos o bolsas. En muchos lugares, un saco de cemento pesa unos 42,5 kilogramos.
Contenido
Historia del Cemento
Desde hace mucho tiempo, las personas han usado materiales parecidos al cemento para construir.
Primeros Usos del Cemento
En la Antigua Grecia, hace miles de años, ya usaban rocas volcánicas de la isla de Santorini para hacer un tipo de cemento natural.
Los romanos también fueron muy buenos constructores. En el siglo I antes de Cristo, usaban cenizas volcánicas de un lugar llamado Pozzuoli, cerca del Vesubio, para hacer un cemento natural muy resistente. Este cemento era tan bueno que podía endurecerse bajo el agua y ha durado miles de años. Un gran ejemplo es la cúpula del Panteón en Roma.
El Cemento Moderno
En el siglo XVIII, un ingeniero llamado John Smeaton usó un tipo de cal especial para construir la base de un faro en Inglaterra.
Más tarde, en el siglo XIX, Joseph Aspdin y James Parker patentaron en 1824 el cemento Portland. Le pusieron ese nombre porque su color gris se parecía a una piedra famosa de Inglaterra llamada piedra de Portland. En 1845, Isaac Johnson creó el prototipo del cemento que usamos hoy, mezclando caliza y arcilla y calentándolas a muy alta temperatura.
Durante el siglo XX, el cemento se hizo muy popular. Gracias a los estudios de químicos como Louis Vicat y Henry Le Chatelier, se logró producir cemento de muy buena calidad. También se inventaron hornos especiales y formas de transportar el hormigón fresco, lo que ayudó a que la construcción con cemento creciera mucho.
Tipos de Cemento
Existen diferentes tipos de cemento, cada uno con propiedades especiales para distintos usos.
Cemento Portland
El cemento Portland es el tipo más común. Se usa para hacer hormigón. Se fabrica moliendo un material llamado clínker (que es la mezcla de caliza y arcilla cocida) y añadiéndole un poco de yeso. El yeso ayuda a que el cemento no se encoja demasiado al secarse.
Cuando el cemento Portland se mezcla con agua, se vuelve una pasta plástica que se endurece en unas horas y se vuelve muy fuerte en varias semanas. Este proceso se llama hidratación.
Cementos Portland Especiales
Estos cementos se hacen de forma similar al Portland normal, pero tienen algunas variaciones en sus componentes para darles características especiales.
Portland Férrico
Este cemento tiene más hierro. Se usa en lugares cálidos porque produce menos calor cuando se endurece. También es más resistente a ciertos tipos de agua que pueden ser dañinas para el cemento.
Cementos Blancos
Los cementos blancos tienen muy poco hierro, por eso no son grises. Se usan cuando se necesita un acabado de color claro, como en fachadas o elementos decorativos.
Cementos de Mezclas
Estos cementos se obtienen añadiendo otros materiales al cemento Portland normal, como la puzolana. Estos materiales le dan nuevas propiedades al cemento.
Cemento Puzolánico
La puzolana es una ceniza volcánica muy fina. Los romanos ya la usaban. Cuando se mezcla con cal, puede endurecerse incluso bajo el agua. Por ejemplo, el antiguo puerto de Cosa fue construido con puzolana y cal, y sus muelles siguen en buen estado después de más de 2000 años.
El cemento puzolánico es más resistente a las aguas agresivas y produce menos calor al endurecerse, lo que lo hace útil para construcciones grandes o en climas muy cálidos. Se usa mucho donde se necesita que el hormigón sea muy impermeable y duradero.
Cemento Siderúrgico
Este cemento se hace añadiendo al cemento Portland materiales como cenizas de carbón o residuos de fundiciones. Es muy resistente a ciertos químicos y a la corrosión del aire.
Cemento de Fraguado Rápido
Este cemento, también conocido como "cemento romano", empieza a endurecerse muy rápido, a los pocos minutos de mezclarse con agua. Es ideal para reparaciones urgentes o trabajos pequeños que necesitan secarse pronto. Aunque se endurece rápido, se puede controlar un poco con aditivos. Después de unas horas, alcanza una resistencia muy alta.
Cemento Aluminoso
El cemento aluminoso se fabrica a partir de un mineral llamado bauxita y otros componentes. Se calienta a temperaturas muy altas hasta que los materiales se funden.
Este cemento es muy resistente al calor y a ciertos químicos. Se usa en lugares fríos, ya que si la temperatura es muy alta, puede volverse poroso y perder resistencia con el tiempo.
Propiedades del Cemento Aluminoso
- Se endurece muy rápido: alcanza el 80% de su resistencia en 6-7 horas.
- Libera mucho calor al endurecerse.
- Es muy resistente a los sulfatos y a los ácidos.
- Aguanta temperaturas muy altas (hasta 1500-1600 °C) sin perder sus propiedades.
- No se recomienda para hormigón con barras de acero (hormigón armado estructural) ni para grandes volúmenes, y está prohibido para hormigón pretensado.
Usos Comunes del Cemento Aluminoso
- Reparaciones rápidas.
- Construcciones que necesitan resistir químicos, como en alcantarillados o depuradoras.
- En ambientes marinos.
- Para unir materiales que deben soportar altas temperaturas.
Proceso de Fabricación del Cemento
La fabricación del cemento tiene cuatro pasos principales:
- Extracción y molienda de la materia prima: Los materiales como la caliza, la arcilla, la arena y el yeso se extraen de canteras y se muelen hasta que son muy pequeños.
- Homogeneización: Los materiales molidos se mezclan muy bien. Esto puede hacerse en seco (con aire) o en húmedo (con agua). El proceso en seco es más eficiente en energía.
- Producción del clínker: La mezcla se calienta en grandes hornos a temperaturas muy altas (más de 1500 °C). Esto transforma la mezcla en pequeños gránulos llamados clínker.
- Molienda del cemento: El clínker se muele de nuevo hasta convertirlo en un polvo muy fino, y se le añade una pequeña cantidad de yeso para obtener el cemento final.
Cómo Reacciona el Cemento con el Agua
Cuando el cemento se mezcla con agua, ocurren varias cosas:
- Periodo inicial: El cemento empieza a disolverse un poco en el agua y libera calor. Dura unos diez minutos.
- Periodo de reposo: Se forma una capa gelatinosa alrededor de las partículas de cemento, que detiene un poco la reacción por una hora.
- Inicio del endurecimiento (fraguado): La capa gelatinosa sigue creciendo y las partículas de cemento empiezan a unirse, haciendo que la mezcla se vuelva más espesa y difícil de moldear.
- Ganancia de resistencia: La reacción continúa y se forman pequeños filamentos que se entrelazan, haciendo que el cemento se vuelva cada vez más fuerte.
- Fraguado y endurecimiento final: La pasta de cemento se vuelve un sólido resistente que ya no se puede deformar.
Almacenamiento del Cemento
El cemento en sacos debe guardarse en un lugar seco, sobre plataformas de madera, para que no toque el suelo. No se deben apilar demasiados sacos para evitar que se dañen. Es importante usar el cemento más antiguo primero. Si un saco de cemento lleva mucho tiempo guardado, es mejor revisarlo para asegurarse de que todavía sirve.
Seguridad al Usar Cemento
Las bolsas de cemento suelen tener advertencias de seguridad. El cemento húmedo es muy fuerte y puede causar irritación o quemaduras en la piel si no se lava rápidamente con agua. El polvo de cemento seco también puede irritar los ojos o la nariz.
Algunos elementos en el cemento pueden causar reacciones en la piel a personas sensibles. Por eso, a veces se le añaden sustancias para hacer que esos elementos sean menos dañinos. Siempre es importante usar guantes y ropa protectora adecuada cuando se trabaja con cemento.
Fraguado, Endurecimiento y Curado
El cemento empieza a endurecerse cuando se mezcla con agua, gracias a unas reacciones químicas. Estas reacciones hacen que el cemento se vuelva fuerte. Es importante saber que el cemento no se endurece por secado, sino por estas reacciones con el agua.
Para que el cemento se endurezca correctamente y alcance su máxima fuerza, necesita tener la cantidad adecuada de humedad durante el proceso. Si se seca demasiado pronto, puede volverse débil. También es importante que la temperatura sea la correcta, generalmente entre 5 °C y 30 °C. El hormigón recién hecho debe protegerse del sol directo, el calor, la baja humedad y el viento para evitar que el agua se evapore demasiado rápido.
Véase también
En inglés: Cement Facts for Kids
