Tema 9 (Cales y cementos) EUAT (II)

Tema 9: Conglomerantes y conglomerados.
1. El proceso conglomerante: estado fresco,
fraguado y endurecimiento. Hidraulicidad.
2. Yeso y escayola. Productos y aplicaciones.
3. Cal aérea e hidráulica. Cementos naturales y
artificiales.
4. Derivados y materiales compuestos de matriz
conglomerante. Pastas y Morteros.
5. Aditivos y adiciones.
6. Normativa, designación y aplicaciones.
MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN
Curso 2007-2008. EUAT. Campus de Guadalajara
Profesor Gonzalo Barluenga Badiola
Objetivos Docentes del Tema 9:
• “Conocer las propiedades de los materiales
conglomerantes, tipos, procesos de fabricación
y aplicaciones, designación y normativa”.
• “Conocer los tipos de morteros y productos
conglomerados, designación, normativa y
aplicaciones”.
Cales de construcción
• Hay dos tipos: aérea e hidráulica.
• Cales aéreas:
• Provienen de la calcinación de piedras calizas,
produciendo la descarbonatación (cal viva, CaO).
• Posteriormente se hidrata (cal apagada, Ca(OH)2).
• El apagado se realiza: al aire, por aspersión o por
inmersión (se obtiene cal en pasta).
• La cal apagada se mezcla con agua y se utiliza en forma
de pasta o mortero (añadiendo arena).
• El endurecimiento se produce por carbonatación (CO2).
Ciclo
de la
Cal
Proceso de fabricación de la cal
Cales hidráulicas
• Provienen de la calcinación de margas o calizas margosas
(entre 10 y 25 % de arcillas).
• Aparecen compuestos que fraguan bajo el agua (silicatos
y aluminatos cálcicos).
• El índice hidráulico determina la relación entre arcillas y
caliza (parte que fragua bajo el agua):
Cal aérea
< 0,1
Cal hidráulica
0,15-0,50
Cemento
> 0,5
Tipos de Cales de construcción (RCA-92)
Composición de las Cales (RCA-92)
Aplicaciones de las Cales
(la cal aumenta la plasticidad del mortero)
Marcado CE de Cal para Construcción
• El Marcado CE es obligatorio para la Cal para
Construcción (2003).
• Las especificaciones de producto se establecen en la
norma UNE-EN 459-1.
• Se aplica el Sistema 2 de evaluación de la conformidad:
Marcado
Declaración del fabricante
Certificado de control de producción en fabrica
Recepción de cales de construcción
Cementos naturales y artificiales
• Son materiales conglomerantes obtenidos por
calentamiento hasta la clinkerización (sinterización) de
carbonato cálcico, sílice y alúmina.
• Los productos obtenidos son hidráulicos (silicatos y
aluminatos cálcicos que fraguan bajo el agua).
• Se muelen hasta obtener materiales en forma de polvo
muy fino.
• Aunque se trata de materiales artificiales, se distinguen:
Naturales: se usan calizas margosas (arcillosas).
Artificiales: se mezclan calizas y arcillas en proporción
tal que toda la cal reaccione con los silicatos.
Tipos de Cementos
• Entre los cementos artificiales, se distinguen:
• Pórtland: Constituido por silicatos cálcicos (y aluminatos
en menor proporción) llamados clinker, a los que se añade
yeso tras la cocción (regulador del fraguado).
• Aluminato Cálcico: Se fabrican con caliza y bauxita
(alúmina), obteniéndose aluminatos cálcicos (alta
resistencia inicial)
• Siderúrgico: Mezcla de clinker de Pórtland, yeso y escoria
de alto horno.
• Puzolánico: Mezcla de clinker de Pórtland, yeso y
puzolana (material silíceo que mezclado con cal y agua
produce compuestos hidráulicos).
• Especiales
Proceso de fabricación del Cemento Portland
Componentes del Cemento Pórtland
• Son compuestos de óxidos de silicio, aluminio y calcio.
• Silicato tricálcico (SC3): Aporta resistencia inicial
• Silicato bicálcico (SC2): Aporta resistencia a largo plazo.
• Aluminato tricálcico (AlC3): Aporta resistencias iniciales
Acelera la velocidad de fraguado (el yeso controla su
proceso de hidratación).
• Ferroaluminato tetracálcico (FAlC4): Acelera el fraguado.
Los óxidos de hierro actúan como fundentes. Dan el color
gris al cemento (no se incluyen en los cementos blancos).
Productos de hidratación del Cemento Portland
• Al entrar en contacto con agua, los componentes del
cemento reaccionan (se hidratan), formando productos:
• Portlandita: Cristales de hidróxido cálcico (cal libre).
• Geles tobermoríticos: Estructuras laminares formadas por
silicatos y aluminatos cálcicos hidratados (CSH).
Entre las láminas se sitúan moléculas de agua que se
polarizan.
• Ettringita: Cristales de sulfo-aluminato cálcico en forma
de agujas (muy expansiva).
Pasta de cemento hidratada
Productos de la hidratación de los Cementos
Pórtland
Características de los Cementos Pórtland
• Finura de molido: facilita la hidratación del cemento.
• Tiempo de fraguado: Tiempo que tarda la pasta de
cemento en adquirir rigidez (principio y fin de fraguado).
• PH: muy alcalino (por la presencia de portlandita).
• Retracción: debida al agua de amasado no combinada.
• Calor de hidratación: Depende de la velocidad del
fraguado (componentes del cemento).
• Rigidez y Resistencia mecánica : La pasta al fraguar
adquiere rigidez y, con el tiempo, resistencia (endurece).
Adiciones de los Cementos Pórtland
• Los cementos actuales no son clinker puro.
• Todos llevan adiciones minerales (componentes que
reaccionan con los productos de hidratación).
• Las más habituales son:
Filler calizo (L, LL)
Cenizas volantes (V, W))
Escorias (S)
Puzolanas (P, Q)
Humo de sílice o Microsílice (D)
Clasificación y designación de Cementos
• El PGCR de cementos (RC-03) define los diferentes tipos
de cementos que se pueden utilizar en construcción.
• Tipos de cemento: Dependen de la composición
CEM I: Más de 95 % de clinker.
CEM II: Entre 65 y 94 % de clinker (resto adiciones)
CEM III: 20-64 % de clinker y 36-80 % escorias horno.
CEM IV: 45-89 % de clinker y 11-55 % puzolanas.
CEM V: Compuesto de clinker, escoria y puzolana.
• Clases resistentes: resistencia a compresión a los 28 días.
32,5 N
32,5 R
42,5 N
42,5 R
52,5 N
52,5 R
• Designación: Tipo de cemento/ Tipo de adición/ Clase resistente
Productos y aplicaciones de los Cementos
• Pastas: Mezclas de cemento y agua con otros
componentes minoritarios.
(pastas de agarre, revestimientos, capas niveladoras,
lechadas)
• Morteros: Cemento, agua, arena y otros componentes
minoritarios.
(Revestimientos, albañilería, pavimentos …)
• Hormigones: Cemento, agua, arena, grava y otros
componentes minoritarios. (Aplicaciones estructurales)
• Prefabricados: Productos hechos en fábrica.
(baldosas, placas, elementos estructurales, GRC …)
Marcado CE de los Cementos
• Los cementos comunes requieren Marcado CE (Sistema
1+ : Marcado, Declaración y Certificación).
• Los cementos especiales requieren CCRR.
• Si el cemento se utiliza para fabricar hormigón para
estructuras, debe cumplir los requisitos de la EHE.
• El RC-03 recoge la necesidad de realizar ensayos de
caracterización si el cemento no posee un Distintivo de
calidad reconocido dentro de la UE.
• Los ensayos no son obligatorios si tiene marcado CE,
Distintivo de calidad o no es para aplicaciones
estructurales.
Recepción de los Cementos
Tema 9: Conglomerantes y conglomerados.
1. El proceso conglomerante: estado fresco,
fraguado y endurecimiento. Hidraulicidad.
2. Yeso y escayola. Productos y aplicaciones.
3. Cal aérea e hidráulica. Cementos naturales y
artificiales.
4. Derivados y materiales compuestos de matriz
conglomerante. Pastas y Morteros.
5. Aditivos y adiciones.
6. Normativa, designación y aplicaciones.
Bibliografía de consulta recomendada.
Tema 9
• PGCR de Yesos y Escayolas en las obras de
Construcción, RY-85.
• PGCR de Cales en obras de estabilización de
suelos, RCA-92.
• Instrucción para la Recepción de Cementos, RC-03.
• Alejandre Sánchez, F. J.; Historia, caracterización
y restauración de morteros, IUCC, Universidad de
Sevilla, 2002.