Descubriendo los secretos del cemento

El cemento es, sin duda, un material crucial en nuestra industria de la construcción. ¿Conoce la historia del cemento? Este artículo le guiará a través de su evolución. Además, la manipulación del cemento puede generar polvo de sílice dañino, por lo que es recomendable usar mascarillas protectoras. Es necesario proteger los tejidos pulmonares de daños debidos a la exposición prolongada.

¿Qué es el cemento?

El cemento es una sustancia en polvo que, al mezclarse con agua, forma una pasta que se endurece tanto al aire como bajo el agua. Actúa como aglutinante, manteniendo unidos materiales como la arena y la grava.

Historia del Cemento

La historia del cemento se remonta a 1756, cuando el ingeniero británico J. Smeaton descubrió que la piedra caliza, que contenía arcilla, producía un material que podía endurecerse bajo el agua. Esto sentó las bases teóricas del cemento moderno.

En 1796, el inventor británico J. Parker produjo un cemento de color marrón a partir de mármol, conocido como cemento romano. Este cemento poseía una excelente resistencia al agua y fraguado rápido, lo que lo hacía ideal para la construcción submarina.
En 1813, el ingeniero civil francés Louis Vicat descubrió que una mezcla de cal y arcilla en una proporción de 3:1 producía el mejor cemento.
En 1824, el albañil británico Joseph Aspdin inventó el cemento Portland y obtuvo una patente para él. Combinó piedra caliza y arcilla, las coció en un horno y molió la mezcla hasta obtener un polvo fino. Llamado así por su parecido con la piedra de la isla de Portland, este cemento revolucionó la industria de la construcción con sus propiedades superiores.
En 1871, Japón construyó su primera fábrica de cemento, lo que marcó el inicio de su industria cementera. En 1877, el ingeniero británico Frederick Ransome mejoró el horno rotatorio, impulsando aún más la tecnología de producción de cemento. Para 1893, los inventores japoneses Hideki Endo y Saburo Utsumi desarrollaron un cemento Portland resistente a los sulfatos para su uso en agua de mar.
En 1907, el francés Jules Bied desarrolló el cemento de bauxita sustituyendo la arcilla por bauxita, debido a su alto contenido de óxido de aluminio.

A lo largo del siglo XX, los esfuerzos por mejorar el cemento Portland condujeron al desarrollo de cementos especializados, como el de alto contenido de alúmina y otros tipos para necesidades específicas de la construcción. Para 2007, la producción mundial de cemento alcanzó aproximadamente 2 mil millones de toneladas anuales. En abril de 2023, científicos de la Universidad Estatal de Washington (EE. UU.) crearon un nuevo cemento con huella de carbono negativa mediante la incorporación de biocarbón ecológico.

Composición del cemento

Los principales componentes químicos del cemento Portland son óxido de calcio (CaO), dióxido de silicio (SiO₂), óxido férrico (Fe₂O₃) y óxido de aluminio (Al₂O₃). Los principales componentes minerales incluyen silicato tricálcico (C₃S), silicato dicálcico (C₂S), aluminato tricálcico (C₃A) y aluminoferrita tetracálcica (C₃AF).

Reacciones químicas en el cemento
Al mezclar cemento con agua, se producen una serie de reacciones químicas que forman una estructura sólida. Las principales reacciones son:
1. 3CaO·SiO2 + H2O → CaO·SiO2·H2O (gel) + Ca(OH)2
2. 2CaO·SiO2 + H2O → CaO·SiO2·H2O (gel) + Ca(OH)2
3. 3CaO·Al2O3 + 6H2O → 3CaO·Al2O3·6H2O (inestable)
3CaO·Al2O3 + 3CaSO4·2H2O + 26H2O → 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O (etringita)
4. 4CaO·Al2O3·Fe2O3 + 7H2O → 3CaO·Al2O3·6H2O + CaO·Fe2O3·H2O

Fraguado y falso fraguado del cemento

El fraguado rápido del cemento se refiere a un endurecimiento prematuro o una rigidez prematura. Las altas temperaturas pueden deshidratar el yeso, perdiendo su capacidad para regular el tiempo de fraguado. El fraguado falso suele ocurrir debido a las altas temperaturas durante el molido, lo que provoca que el yeso se deshidrate y se convierta en hemihidrato. Al mezclarse con agua, el hemihidrato reacciona rápidamente para formar una estructura cristalina, lo que provoca el fraguado de la pasta. El cemento con alto contenido alcalino también puede experimentar fraguados falsos debido a la rápida formación de sulfato de potasio y cristales de yeso. A diferencia del fraguado rápido, el fraguado falso libera un calor mínimo, y un mezclado vigoroso puede restaurar la plasticidad de la pasta sin afectar su resistencia.

¿Por qué es necesario utilizar una mascarilla antipolvo ?

En el cemento, uno de los principales componentes, el dióxido de sílice (SiO₂), representa un riesgo para la salud de los trabajadores, ya que puede liberarse en forma de polvo durante la producción y el uso del cemento. La exposición prolongada a altas concentraciones de polvo de dióxido de sílice puede provocar silicosis, una grave enfermedad pulmonar ocupacional. La silicosis daña el tejido pulmonar, causando problemas y disfunción respiratoria permanentes.

Por lo tanto, al manipular cemento, los trabajadores deben usar mascarillas adecuadas para evitar la inhalación de polvo de dióxido de sílice. Esto es especialmente crucial en entornos donde el cemento requiere corte o pulido, ya que las concentraciones de polvo pueden ser mayores, lo que requiere precauciones adicionales para proteger la salud respiratoria. Elegir el tipo correcto de mascarilla y asegurar un ajuste correcto es esencial para filtrar eficazmente las partículas de polvo del aire, reduciendo así el posible impacto en la salud de los trabajadores.

La razón por la que las máscaras de BASE CAMP MASK son adecuadas para el trabajo con cemento radica en varias características clave:

1. Filtración eficaz de polvo y partículas :

El filtro BASE CAMP cuenta con una doble capa de capas meltblown con electrones de adsorción electrostática que filtran eficazmente hasta el 99,6 % de partículas sólidas y polvo. Esto permite que la máscara ofrezca una protección eficaz contra la filtración de partículas, convirtiéndola en una máscara facial de filtración para la construcción, ideal para trabajos en cemento.

2. Reducción de olores y gases :

El carbón activado del filtro puede absorber algunos gases y olores, lo que ayuda a mejorar la calidad del aire en el entorno laboral. El trabajo con cemento puede producir ciertos olores o gases nocivos, y el carbón activado de la máscara puede actuar como limpiador, proporcionando un entorno respiratorio más confortable.

3. Comodidad y adaptabilidad :

Las máscaras BASE CAMP están diseñadas pensando en la comodidad. Nuestra nueva máscara BASE CAMP M Pro cuenta con una correa para la cabeza totalmente ajustable y clips nasales para garantizar un ajuste perfecto. Este diseño proporciona una excelente adaptabilidad, permitiendo usar la máscara durante largos periodos durante el trabajo con cemento sin causar molestias y manteniéndola perfectamente ajustada.

Nuevo hormigón ecológico con emisiones de carbono negativas

Científicos de la Universidad Estatal de Washington han desarrollado un nuevo hormigón carbono-negativo mediante la incorporación de biocarbón ecológico. Este hormigón mantiene la resistencia del hormigón tradicional y ofrece un mejor aislamiento, reduciendo el consumo de energía y las emisiones de carbono. Dado que la industria cementera mundial emite alrededor de 2.800 millones de toneladas de CO2 al año, este nuevo hormigón podría reducir significativamente las emisiones de carbono, ofreciendo beneficios tanto ambientales como económicos.

Publicada en el último número de " Materials Letters ", esta innovación ha recibido gran atención y elogios de organizaciones ambientales globales. Se espera que este cemento con emisiones de carbono negativas se adopte ampliamente en el futuro, impulsando el desarrollo sostenible en la industria cementera y contribuyendo a los esfuerzos globales de reducción de carbono.