Composición Potencial Cementos Portland Tipo I.

Los cuatro componentes principales anteriormente citados  cal, silice, alúmina y hierro no se encuentran libremente en el cemento, sino combinados formando silicatos, aluminatos y ferritos cálcicos, que son los constituyentes hidráulicos del mismo o componentes potenciales.

Los principales constituyentes del cemento portland son: el silicato tricálcico (SC,), el silicato bicáteico (SC2), el aluminato tricálcico (AC3) y el aluminoferrito tetracálcico (AFC4), a los que hay que añadir los componentes secundarios anteriormente mencionados (el yeso, los álcalis, la cal libre y la magnesia libre).

En la hidratación de los silicatos citados se produce cal libre, a cuyo elevado pH se debe la gran alcalinidad del medio (pH >= 12), lo que asegura la protección química de las armaduras en el hormigón armado. Pero a la vez, el hidróxido cálcico constituye un punto dbi1 para el material en ambientes agresivos, ya que la presencia de la cal unida a la eventual presencia de sulfatos aportados por el medio agresivo, produce el sulfoaluminato tricálcico hidratado (sal de Candlot) en un proceso fuertemente expansivo que arruina a los hormigones.

Sin embargo, es hecho probado que los cementos de alta saturación en cal (alto come- nido en silicato tricálcico) poseen mayores resistencias mecánicas. La conclusión es que debe buscarse, en cada caso particular, una solución de compromiso entre resistencia mecánica y resistencia  química, ya que no es posible conseguir el máximo de ambas simultáneamente.
 

El cálculo de la composición potencial del clínker puede realizarse, a partir de los óxidos proporcionados por el análisis químico, mediante las fórmulas clásicas de Bogue, que no se incluyen aquí por salirse de los límites de esta obra (Norma UNE 80.304).

Un clínker de cemento portland de tipo medio contiene: 

A continuación se comentan brevemente los cuatro componentes citados.

a) Silicato tricálcico, SC3
Es el compuesto activo por excelencia del clínker, porque desarrolla una resistencia inicial elevada, siendo su calor de hidratación igualmente elevado. Su fraguado es lento y su endurecimiento bastante rápido. Por ello, aparece en gran proporción en los cementos de endurecimiento rápido y en los de altas resistencias iniciales.
 

Debe Iimitarse el contenido de SC3 en los cementos para obras de grandes masas de hormigón, no debiendo rebasarse un 35 por 100, con objeto de evitar valores elevados del calor de hidratación. Para tales casos, se preferirán contenidos altos en silicato bicálcico, a costa del ni- cálcico. 

b) Silicato bicálcico, SC2
Es el componente que comunica al cemento su resistencia a largo plazo, al ser lento su fraguado y muy lento su endurecimiento. Su calor de hidratación es el más bajo de los cuatro y su estabilidad química es mayor que la del silicato tricálcico. Por ello, los cementos con alto contenido en silicato bicálcico son más resistentes a los sulfatos que los de bajo contenido.

c) Aluminato tricálcico, AC3
Suministra al cemento un calor de hidratación muy grande, elevadísima velocidad de fraguado y gran retracción, por lo que es el compuesto que gobierna las resistencias a corto plazo. Su estabilidad química es buena frente a ciertas aguas agresivas (de mar, por ejemplo) y muy debil frente a sulfatos.
 

Precisamente con objeto de frenar la rápida reacción del aluminato tricálcico con el agua y regular el tiempo de fraguado del cemento, se añade al clínker un sulfato (piedra de yeso).

d) Aluminoferriio tefracálcico, A FC4
No participa prácticamente en las resistencias mecánicas y su presencia se debe a la necesidad de utilizar fundentes que contienen hierro en la fabricación del clínker. Tiene un pequeño calor  de hidratación y gran velocidad de fraguado. Su resistencia a las aguas selenitosas y agresivos en general es la más alta de todos los constituyentes.
 

Su color oscuro le hace prohibitivo para los cementos blancos por lo que en este caso se utilizan otros fundentes en la fabricación.