Tema 8 (Cementos y Morteros) Materiales ETSA

Tema 8: Conglomerantes y conglomerados.
1. El proceso conglomerante: estado fresco,
fraguado y endurecimiento. Hidraulicidad.
2. Yeso y escayola. Cal aérea e hidráulica.
3. 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. Escuela Técnica Superior de Arquitectura.
Profesor Gonzalo Barluenga Badiola
Objetivos Docentes del Tema 8:
• “Conocer las propiedades de los materiales
conglomerantes, tipos, procesos de fabricación
y aplicaciones, designación y normativa”.
• “Conocer los tipos de cementos, morteros y
productos
conglomerados,
designación,
normativa y aplicaciones”.
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:
• Portland: 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 (R inicial)
• Siderúrgico: Mezcla de clinker de Portland, yeso y escoria
de alto horno.
• Puzolánico: Mezcla de clinker de Portland, yeso y
puzolana (material silíceo que mezclado con cal y agua
produce compuestos hidráulicos).
Proceso de fabricación del Cemento Portland
Componentes del Cemento Portland
• 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 hidratada de cemento Portland
Productos de la hidratación de los Cementos
Portland
Características de los Cementos Portland
• 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 Portland
• 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 …)
Morteros de Construcción
• Sus características dependen de su composición, proceso
de fabricación, amasado, curado y ambiente.
• La dosificación (proporción de los componentes) se elige
de acuerdo con la aplicación constructiva.
• La mezcla se realiza por medios manuales o mecánicos,
de manera que se obtenga una masa homogénea.
• Durante el fraguado y principio del endurecimiento hay
que garantizar una hidratación adecuada (curado).
• El tipo de ambiente influye en el comportamiento a largo
plazo del mortero (durabilidad).
Componentes: Las arenas
• Son materiales sólidos minerales granulares con un
tamaño máximo limitado (inferior a 4 mm).
• Componente mayoritario de los morteros (40-80 %).
• El tamaño de partícula (granulometría) condiciona el
volumen de huecos y la cantidad de pasta requerida.
• Constituyen el esqueleto del mortero y son inertes (no
deben reaccionar químicamente).
• Controlan la retracción del material y le dan resistencia
mecánica.
• Pueden ser de naturaleza caliza o silícea y rodados o de
machaqueo (mayor irregularidad).
Componentes: El agua
• Produce el fraguado del conglomerante (hidratación).
• Confiere plasticidad a la mezcla.
• La cantidad de agua depende de la temperatura, el tipo de
conglomerante y arena y la consistencia.
• Pequeñas variaciones producen cambios importantes en
estado fresco (límites plástico y líquido).
• En general, cuanto menor es, mayor es la resistencia y
menor es la retracción y la porosidad.
• En general, el agua potable es válida para morteros.
Otros Componentes de los morteros
• Los morteros actuales incorporan componentes que
modifican sus características.
Aditivos: Compuestos orgánicos que modifican las
propiedades del mortero en estado fresco.
Adiciones: Compuestos orgánicos o inorgánicos que
modifican las propiedades en estado endurecido.
Cargas: Materiales que no reaccionan con el
conglomerante, pero modifican las propiedades en estado
endurecido.
Pigmentos: Modifican el color del mortero.
Fibras: Cargas de forma alargada y sección reducida.
Características en estado fresco
• Consistencia: Depende de la viscosidad.
Relación agua / huecos
Agua = huecos
Agua < huecos
Agua > huecos
Consistencia
Normal (Plástica)
Seca
Fluida (Lechada)
• Tiempo de fraguado: Depende del tipo de conglomerante.
Comienza con la formación de productos de hidratación
(principio) y termina cuando adquiere rigidez (fin).
• Retracción: Depende de la cantidad de agua de amasado,
el tamaño de los productos y las condiciones de curado.
En general, cuanto menor es la cantidad de pasta y de
agua, menor es la retracción.
Características en estado endurecido
• Porosidad: El agua no combinada se evapora y deja poros
en el mortero. Condiciona la densidad, absorción,
permeabilidad y resistencia del mortero.
• Rigidez y Resistencia mecánica: dependen del tipo de
conglomerante, árido y porosidad.
• Adherencia: La unión del mortero al soporte depende del
tipo de conglomerante y soporte (absorción).
• Permeabilidad: Cuanto menos poroso más impermeable
al agua (en general, bastante impermeables al vapor).
• Durabilidad: Depende del tipo de ambiente (ataques de
cloruros y sulfatos y carbonatación de la cal libre).
Tipos de Morteros de Construcción
• Los morteros se dosifican de acuerdo con su aplicación
constructiva (requisitos en estado fresco y endurecido).
• Se pueden clasificar según con su composición.
• Tipos de Morteros:
A) Por el tipo de Conglomerante.
Cementos (Portland y Aluminoso)
Cales (Aéreas e hidráulicas)
Mixtos de cal y cemento (Bastardos)
B) Otros Morteros (aplicaciones especiales).
- Modificados
- Monocapa
- Morteros cola
- Ligeros
- Ignífugos
- Sin finos (porosos)
Aplicaciones de los morteros
• Morteros de albañilería: obras de fábrica. Suelen ser de
cemento portland o bastardos (cemento y cal).
• Revestimientos continuos: Enfoscados y monocapa.
• Pavimentos continuos: Morteros modificados y
porosos.
• Pastas niveladoras: capa de nivelación para colocación
de solados y paso de instalaciones.
• Material de agarre: revestimientos discontinuos.
• Protección pasiva: morteros ignífugos.
• Productos prefabricados: baldosas hidráulicas, “piedras
artificiales”, adoquines, bloques para fábricas, etc.
Designación y normativa de morteros
• Los morteros de albañilería se designan por su
resistencia característica a compresión en MPa
(UNE-EN 998-2):
M 2,5
M5
(M 7,5)
M 10
M 15
M 20
• Desde 2005, los morteros requieren de Marcado
CE para:
Revestimientos (revocos y enlucidos)
Morteros de albañilería
Adoquines y baldosas hidráulicas
Tema 8: Conglomerantes y conglomerados.
1. El proceso conglomerante: estado fresco,
fraguado y endurecimiento. Hidraulicidad.
2. Yeso y escayola. Cal aérea e hidráulica.
3. 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. Escuela Técnica Superior de Arquitectura.
Profesor Gonzalo Barluenga Badiola
Bibliografía de consulta recomendada.
Tema 8
• Alejandre Sánchez, F. J.; Historia, caracterización
y restauración de morteros, IUCC, Universidad de
Sevilla, 2002.
• Instrucción para la Recepción de Cementos, RC-03.
• PGCR de Yesos y Escayolas en las obras de
Construcción, RY-85.
• PGCR de Cales en obras de estabilización de
suelos, RCA-92.