El cemento es un conglomerante formado a partir de una mezcla de caliza y arcilla calcinadas y posteriormente molidas, que tiene la propiedad de endurecerse después de ponerse en contacto con el agua.
El producto resultante de la molienda de estas rocas es llamada clinker y se convierte en cemento cuando se le agrega una pequeña cantidad de yeso para evitar la contracción de la mezcla al fraguar cuando se le añade agua y al endurecerse posteriormente.
Mezclado con agregados pétreos (grava y arena) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plástica que fragua y se endurece, adquiriendo consistencia pétrea, denominada concreto u hormigón. Su uso está muy generalizado en la construcción y la ingeniería civil.
Historia del cemento
Desde la antigüedad se emplearon pastas y morteros elaborados con arcilla o greda, yeso y cal para unir mampuestos en las edificaciones. El cemento se empezó a utilizar en la Antigua Grecia utilizando tobas volcánicas extraídas de la isla de Santorini, los primeros cementos naturales.
En el siglo I a. C. se empezó a utilizar en la Antigua Roma, un cemento natural, que ha resistido la inmersión en agua marina por milenios, mientras los cementos Portland no duran más de 60 años en esas condiciones; formaban parte de su composición cenizas volcánicas obtenidas en Pozzuoli, cerca del Vesubio. La bóveda del Panteón es un ejemplo de ello.
En el siglo XVIII John Smeaton construye la cimentación de un faro en el acantilado de Eddystone, en la costa de Cornualles, empleando un mortero de cal calcinada.
En el siglo XIX, Joseph Aspdin y James Parker patentaron en 1824 el cemento Portland, denominado así por su color gris verdoso oscuro similar a la piedra de Portland. Isaac Johnson, en 1845, obtiene el prototipo del cemento moderno, con una mezcla de caliza y arcilla calcinada a alta temperatura.
En el siglo XX surge el auge y generalización de la industria del cemento, debido a los experimentos de los químicos franceses Vicat y Le Chatelier y el alemán Michaélis, que logran cemento de calidad homogénea; la invención del horno rotatorio para calcinación y el molino tubular y los métodos de transportar hormigón fresco fueron ideados por Juergen Heinrich Magens que los patenta entre 1903 y 1907.
De Egipto a Roma
Cuenta la historia que mientras en Egipto los egipcios ya empleaban morteros de yeso y de cal para construir sus monumentos, en Troya se empleaban piedras unidas con arcilla para la construcción de los muros, sin embargo el hormigón como tal, confeccionado con una técnica mínima, aparece en las bóvedas construidas cien años antes de Cristo.
Los romanos dieron un paso más al descubrir un cemento que fabricaban mezclando cenizas volcánicas con cal viva. Este cemento se puede hallar hoy en día en la localidad de Pozzuoli. De hecho, el Panteón de Roma ha sido construido con este cemento y su cúpula de 44 metros de luz está fabricada con hormigón.
El padre del cemento
Pero hay una personalidad clave en la historia del cemento: Louis Joseph Vicat, un científico y divulgador francés, considerado como el padre del cemento. En 1817 inventó el sistema de fabricación de vía húmeda, que se sigue empleando en la actualidad, mientras estudiaba la acción destructiva del agua de mar sobre el mortero y hormigón.
En 1818 publicó su “Recherches experimentales” y en 1928 “Mortiers et ciments calcaires“. Estos trabajos marcaban las pautas a seguir en la fabricación del cemento por medio de mezclas calizas y arcillas dosificadas en las proporciones convenientes y molidas conjuntamente.
En el año 1824 Joseph Aspdin, un constructor de Leeds (Inglaterra), daba el nombre de cemento ‘portland’ y patentaba un material, que amasado con agua y con arena, se endurecía formando un conglomerado de aspecto parecido a las calizas de la isla de Portland.
Probablemente, el material patentado por Aspdin era una caliza hidráulica debido, entre otras cosas, a las bajas temperaturas empleadas en la cocción. Años más tarde, el ingeniero británico Isambard K.Brunel utiliza en el año 1838 un cemento de la fábrica de Aspdin, en con el que logra una parcial sinterización debido a la elección de una temperatura adecuada de cocción. Este cemento será el que más tarde se aplicará a la construcción de un túnel bajo el río Támesis, en Londres.
En la geología y en la construcción se le denomina grava a las rocas formadas por clastos de tamaño comprendido entre 2 y 64 milímetros. puede ser producida por el ser humano, en cuyo caso suele denominarse piedra partida, o resultado de procesos naturales.
En este caso, además, suele suceder que el desgaste natural producido por el movimiento en los lechos de ríos haya generado formas redondeadas, en cuyo caso se conoce como canto rodado. Existen también casos de gravas naturales que no son cantos rodados.
Estos áridos son partículas granulares de material pétreo (es decir, piedras) de tamaño variable. Este material se origina por fragmentación de las distintas rocas de la corteza terrestre, ya sea en forma natural o artificial. En este último caso actúan los procesos de chancado o triturado utilizados en las respectivas plantas de áridos. El material que se procesa corresponde principalmente a rocas de caliza, granito, dolomita, basalto, arenisca, cuarzo y cuarcita.
La grava como material de construcción.
DIFERENCIACIÓN
GRAVA TRITURADA O GRAVA REDONDEADA
La grava sirve de relleno a la masa de cemento y agua, la hace consistente y resistente a factores mecánicos de desgaste. Por su naturaleza favorece la cohesión y maleabilidad del concreto fresco. Reduce los cambios de volumen propios del fraguado, humedecimiento o calentamiento de la mezcla. Incide en el tiempo y calidad del secado.
Tanto en hormigones como en las capas inferiores de pavimentación, otro de sus usos, la grava agrega resistencia a la compresión. Mezclada con arcillas feldespáticas es una buena base para caminos y carreteras, soporta grandes cargas. También es utilizada como suelo permeable en lugares donde no puede eliminarse el paso de agua, concede estabilidad al terreno.
Para ser usada en la fabricación de hormigones, rellenos, lastre de vías férreas, suelos y subsuelos, la grava debe ser sometida a ciertos procesos. El material pétreo pasa por la limpieza, triturado y clasificación, todos procesos mecánicos. El lavado la liberará del polvo, partículas planas, material ligero, grumos de arcilla y otras sustancias dañinas.
El triturado permitirá obtener la granulometría deseada. La clasificación dictará su uso. Del tamaño del agregado depende la parte de la obra en la que será utilizado. Las rocas de 2’’ sirven entonces para estructuras de concreto de más de un metro de ancho, tal es el caso de muros, columnas y losas o cimentaciones. Rocas más pequeñas se usan en estructuras similares pero de menor espesor.
La cantidad de grava o agregado grueso en la preparación de estructuras de hormigón depende de la solidez necesaria. El relleno o estructura constituido por la grava economiza la cantidad de mezcla (cemento, agua y otros áridos) por metro cúbico. Ocupa al menos el 70% del volumen del concreto, es un material más económico y resistente.
Sin embargo no debe excederse la cantidad de grava en el concreto, se obtendría una masa pedregosa, difícil de trabajar y se correría el riesgo de segregación
La grava triturada garantiza una mayor resistencia del hormigón, gracias a la conexión de las partículas angulosas. El agregado anguloso es el utilizado por excelencia en el campo de la construcción, aunque requiere más agua y esfuerzo para el amasado. Esto por su textura superficial rugosa. La adherencia responde a la forma y textura del agregado grueso, también a la reacción entre éste y la mezcla de cemento.
Triturada o redondeada, se hace especial hincapié en la limpieza de la grava. Esquistos, materiales porosos, arcillas y otras impurezas arruinan el concreto, lo hacen susceptible a la intemperie, causan erupciones y otros defectos.
La grava suma interesantes propiedades al hormigón relacionadas con la densidad, porosidad, humedad y peso unitario. Proporciona resistencia, flexión, tenacidad, dureza y cierto grado de elasticidad. La grava debe ser acorde al tipo de concreto, para disminuir al máximo las deformaciones. El agregado grueso mantiene además un calor específico, conductividad térmica y un adecuado coeficiente de expansión.
Extracción de materiales
Concreto tipo Macadam.
El macadá (voz derivada de macadam, a su vez de John Loudon McAdam, el inventor de este proceso de construcción de carreteras) es el material de construcción que está constituido por un conjunto de áridos, de granuloetria discontinua, obtenido extendiendo y compactando un árido grueso cuyos huecos se rellenarán con un árido fino denominado recebo. Su uso fue pensado por John McAdam para mejorar el sistema de caminos y carreteras.
El árido grueso procederá de piedra de cantera, machacada y triturada, o será de grava natural; la grava natural deberá contener, como mínimo, un setenta y cinco por ciento, en peso, de elementos machacados que presenten dos o más caras de fractura.
El árido se compondrá de elementos limpios, sólidos, uniformes y resistentes, exentos de polvo, suciedad, arcilla u otros materiales extraños.
El recebo, o árido fino, será una arena natural, suelo seleccionado, detritus de machaqueo o un material local; no será plástico y la arena será superior al treinta por ciento.
Filtros de grava
Concreto asfáltico.
Consiste en un agregado de asfalto y materiales minerales (mezcla de varios tamaños de áridos y finos) que se mezclan juntos, se extienden en capas y se compactan.
Es el material más común en los proyectos de construcción para fines de carreteras, aeropuertos, pavimentos y aparcamientos.
Hormigón asfáltico, también conocido como hormigón bituminoso o concreto bituminoso es el material más común en los proyectos de construcción para firmes de carreteras, aeropuertos y aparcamientos. Consiste en un agregado de asfalto y materiales minerales (mezcla de varios tamaños de áridos y finos) que se mezclan juntos, se extienden en capas y se compactan. Debido a sus buenas propiedades como impermeabilizante también se usa en el núcleo de ciertas presas como impermeabilizante.
Los términos hormigón asfáltico, cemento asfáltico bituminoso son generalmente usados sólo en ingeniería y en documentos de construcción y literatura. El término más común es asfalto, que además por defecto tiende a incluir a los pavimentos de hormigón de cemento aunque en realidad éstos no estén compuestos realmente de asfalto. El hormigón asfaltico a diferencia del común es la combinación de grava o piedra con cierta granulometría y un producto bituminoso derivado del petróleo color negro que se mezcla con la piedra en caliente o frio dependiendo del tipo de mezcla y se compacta.
La diferencia principal es que no tiene reacción química, es decir no fragua. El asfalto se puede recalentar y volver a moldear.
Características
El hormigón asfáltico tiene diferentes beneficios en términos de durabilidad de superficie, soporte de neumático, eficiencia de frenado y disminución de ruido. Las características necesarias del asfalto se obtienen en función de la categoría de tráfico y el coeficiente de fricción deseado. En términos generales el hormigón asfáltico genera menos ruidos que el proveniente del cemento portland.
Composición General del Hormigón Asfaltico
El concreto asfáltico consistirá en una combinación de agregados gruesos triturados, agregado fino y llenante mineral, uniformemente mezclados en caliente con cemento asfáltico.
Extracción de materiales de basalto.
Proceso de colocación de material selecto.
Se debe de ministrar material selecto, granular y o tierra fina libre de exceso de humedad, lodo, raíces, semillas u otros materiales deletéreos. se deben remover todas las partículas de roca y grumos de tierra dura mayores de 75 mm. el materrial de relleno no debe tener plasticidad y debe ser compactado al 95% de la densidad maxima obtenida a partit del ensayo de proctor modificado (aashtoT-180) en capas no mayores a 15 cm.
Como quitar la plasticidad. la plasticidad se puede quitar con Cal hidratada o con mezcla de basalto
