El cemento
Fue ya en el 1500 a.C, cuando se encontró por vez primera, una pasta de hidróxido de calcio y arena (llamado también mortero), que podía ser usada para pegar tabiques y piedras en las diferentes construcciones. Dicho material, poco a poco captura dióxido de carbono de la atmósfera, con lo que el hidróxido de calcio se va convirtiendo nuevamente en el duro carbonato de calcio del cual partió su fabricación:
Ca (OH)2 (s) + CO2 (g) → CaCO3 (s) + H2O (g)
Entre los años 100 y 400 D.C, fueron los romanos quienes perfeccionaron el uso de conocido como, mortero de cal, con la finalidad de poder construir edificios y acueductos, encontrándose aún hoy en día muchas de estas construcciones en perfecto estado. También fueron los romanos los que realizaron otro descubrimiento importante relacionado, y fue que si realizamos una mezcla de ceniza volcánica con el mortero de cal, tendremos un producto final de mucha más calidad. Fue este material el precursor de los cementos modernos tal cual los conocemos en la actualidad.
En el siglo XIX, el inglés Joseph Aspdin patentó el cemento Portland, que se caracteriza por su color gris similar a la piedra de Portland, y es el tipo de cemento más utilizado en la actualidad. Este cemento se obtiene a partir de la calcinación de caliza y arcilla a altas temperaturas, y su calidad y resistencia lo han convertido en el material predilecto para la construcción.
Así podemos decir que el cemento es un conglomerante hidráulico al que se le agrega arena y agua. Un conglomerante es una sustancia o material que tiene la capacidad de unir diferentes materiales, dando cohesión al conjunto de ellos.
La industria química de la producción del cemento, es una de las más grandes hoy en día. La producción mundial ronda unos 700 millones de toneladas. La fabricación del cemento se realiza moliendo a la vez piedra caliza y pizarras (mezclas de diferentes aluminosilicatos), llevando dicha mezcla molida a calentar a unos 1500ºC de temperatura. La reacción química que se produce, libera dióxido de carbono, fundiéndose parcialmente dichos componentes formando terrones sólidos conocidos con el nombre de clinker o también, escorias del cemento.
El clinker es el componente principal del cemento Portland. Una vez enfriado, este material es molido y mezclado con yeso, que actúa como regulador del fraguado, evitando que el cemento se endurezca rápidamente al entrar en contacto con el agua. El resultado es un polvo fino y homogéneo que es el cemento Portland.
El material resultante es molido hasta llegar a la pulverización y se mezcla con una muy pequeña cantidad del compuesto sulfato de calcio. Dicha mezcla es el famoso cemento de Portland. Químicamente hablando, sus componentes principales son los silicatos de dicálcico (Ca2SiO4, en una cantidad de un 26%, siendo un 51% del material, silicato tricálcico (Ca3SiO5), y finalmente, un 11% es de aluminato tricálcico (Ca3Al2O6). Cuando a la mezcla se le añade agua, se realizan una serie de reacciones complejas de tipo hidratación. Una de las reacciones más representativas es:
2 Ca2SiO4 (s) + 4 H2O (l) → Ca3Si2O7 . 3 H2O (s) + Ca(OH)2 (s)
Cuando el silicato se encuentra ya hidratado, recibe el nombre de gel de tobermorita, el cual forma cristales bastante resistentes que se adhieren a través de fortísimos enlaces silicio-oxígeno a la arena, y también al conglomerado, es decir, a las pequeñas rocas que se suelen mezclar con el cemento. Como el otro producto de la reacción es el hidróxido de calcio, la mezcla en cuestión debe tratarse como si de material corrosivo se tratase durante el tiempo que dure el proceso de endurecimiento de la mezcla.
Existen distintos tipos de cementos, entre los tipos básicos podemos destacar dos:
- Cemento de origen arcilloso: el cual se obtiene partiendo de la arcilla y la caliza.
- Cemento de origen porcelánico: Dicha porcelana puede ser de origen orgánico, o también volcánico.
Los cementos varían según su composición, propiedades de resistencia y dureza, por lo cual cada tipo de cemento se utiliza con una finalidad y uso diverso. Por ejemplo, el cemento blanco, que se obtiene a partir de materias primas con muy bajo contenido de hierro, se utiliza en la construcción de estructuras arquitectónicas y decorativas. Por otro lado, el cemento de aluminato de calcio, que se caracteriza por su rápido fraguado y alta resistencia a temperaturas extremas, se utiliza en la fabricación de refractarios y en la construcción de estructuras que requieren un rápido endurecimiento.
