AGLOMERANTES CAL MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Ing. Igor Abel Hurtado Arias ANTECEDENTES La cal se ha usado, desde la antigüedad, como conglomerante en la construcción; también para pintar muros y fachadas de los edificios construidos con adobes o tapial. Hasta la revolución industrial y el descubrimiento del cemento la cal ha sido el principal ligante de la construcción en morteros, revestimientos y pinturas. DEFINICIÓN Óxido de calcio o cal, de fórmula CaO. Esta palabra interviene en el nombre de otras sustancias, como por ejemplo la «cal apagada» o «cal muerta», que es hidróxido de calcio, Ca(OH)2. TIPOS DE CAL El material utilizado para hacer mortero de cal se obtiene de las rocas calizas calcinadas a una temperatura entre 900 y 1200 °C, durante días, en un horno rotatorio o en un horno tradicional, romano o árabe. Se clasifica en: CAL VIVA CAL MUERTA TIPOS DE CAL Cal viva: La cal viva es obtenida a partir de la calcinación de la caliza (CaCO3) por la siguiente reacción: CaCO3 → CaO + CO2 Cal apagada (hidratada): La cal apagada se obtiene a partir de la cal viva haciendo una reacción estequiométrica con agua: CaO + H2O → Ca(OH)2 CLASIFICACIÓN Existen dos tipos de cal: la cal viva (CaO), la cal apagada (Ca(OH)2) también existe la lechada de cal que no es mas que cal hidratada con un exceso de agua. Según el tipo de caliza utilizada, la cocción permite la fabricación de varios tipos de cal: - Cal aérea - Cal dolomítica - Cal Hidráulica natural - Cal Hidráulica artificial CLASIFICACIÓN Cal aérea: La calcinación de la “cal aérea” se produce por la cocción de la caliza pura (carbonato de calcio) a alrededor de 900 grados y está acompañada de una pérdida del 45% de su peso, correspondiente a la pérdida de gas carbónico. CLASIFICACIÓN Cal dolomítica: En las calizas dolomíticas el carbono de calcio está asociado al carbonato de magnesio. Tras su cocción a temperaturas inferiores a 900 grados se obtiene una cal aérea. CLASIFICACIÓN Cal hidráulica natural: Son raras las calizas puras. Casi siempre aparecen mezcladas con arcillas, ricas en elementos químicos como el hierro, el aluminio y, sobre todo, el sílice y de las cuales procede la Cal hidráulica natural. Entre 800 y 1.500 grados, el calcio de la caliza se combina con dichos elementos formando silicatos, aluminatos y ferro-aluminatos de calcio. CLASIFICACIÓN Cal hidráulica artificial: Hablando de cales hidráulicas artificiales ya entramos en el mundo de los cementos “naturales”, ya que sus elementos constitutivos son prácticamente iguales. El cemento Pórtland sería el resultado de una cocción de estos elementos con temperaturas mucho más altas. APLICACIÓN El hidróxido de calcio reacciona otra vez con el óxido de carbono del aire para formar de nuevo carbonato de calcio (cal). En esta reacción la masa se endurece. Por esto el óxido de calcio forma parte de formulaciones de morteros, especialmente a la hora de enlucir paredes de color blanco. APLICACIÓN Morteros para cimentaciones y asentamientos de piedra natural y bloques de fábrica: La cal aérea aporta mayor trabajabilidad y flexibilidad debido a una mayor finura frente a la cal hidráulica natural. Pero es preferible la cal hidráulica ya que aparte de buena trabajabilidad y flexibilidad tiene mayor resistencia a la compresión y una mayor resistencia inicial, con la ventaja de poder adelantar el trabajo rápido con ahorro de tiempo y dinero. APLICACIÓN Construcción de piscinas naturales y estanques (almacenaje de aguas pluviales, etc.): Se aplica cal hidráulica natural, ya que es más impermeable, más resistente a la compresión, más resistente a sales minerales y capaz de endurecerse incluso debajo del agua, sin la presencia de aire. APLICACIÓN Revestimientos exteriores e interiores: Los morteros para revestimientos exteriores, son a base de cal hidráulica natural, ya que tiene la mayor resistencia mecánica, la mayor impermeabilidad y la mejor resistencia a agresiones ambientales así como influencias marítimas. Los revestimientos interiores podrían estar compuestos de un revestimiento base de mortero de cal hidráulica natural y un acabado fino (en una o varias capas) a base de mortero de cal aérea APLICACIÓN Lechadas y pinturas: Para la fijación de una superficie con mala adherencia, se podrían aplicar una o varias capas de lechada de cal aérea o cal hidráulica natural. Para la fijación de superficies arenosas es aconsejable la cal hidráulica. Para aumentar la adherencia de un soporte justo antes de revestir da más efecto la lechada de cal aérea, la más grasa posible. Las pinturas serían a base de cal aérea (color más blanco), preferiblemente cal grasa en pasta, diluida con agua y si acaso mezclada con pigmentos aptos para la cal. APLICACIÓN Fijación de tejas, solería (interior y exterior) y piezas de decoración y murales: Tejas y solería con cal hidráulica natural, ya que interesa resistencia mecánica así como máxima impermeabilidad. Para la fijación de piezas decorativas cerámicas o de piedra natural en superficies verticales, además de elaborar un mortero con alto contenido de cal y óptima granulometría, se podría aplicar un mortero a base de cal hidráulica. APLICACIÓN Estabilizar tierra con cal: Se puede estabilizar la tierra para la fabricación de adobes o tapial y conseguiremos aumentar su resistencia mecánica así como su resistencia al agua. Los suelos muy arcillosos (40% o más) se estabilizan mejor con cal aérea. Los suelos muy arenosos se estabilizan mejor con cal hidráulica para ganar más resistencia. AGLOMERANTES YESO MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Ing. Igor Abel Hurtado Arias ANTECEDENTES Durante la Edad Media, principalmente en la región de París, se empleó el yeso en revestimientos, forjados y tabiques. En el Renacimiento para decoración. Durante el período Barroco fue muy utilizado el estuco de yeso ornamental. En el siglo XVIII el uso del yeso en construcción se generaliza en Europa. DEFINICIÓN El yeso es un producto preparado básicamente a partir del aljez, mediante deshidratación, al que puede añadirse en fábrica determinadas adiciones para modificar sus características de fraguado, resistencia, adherencia, retención de agua y densidad, que una vez amasado con agua, puede ser utilizado directamente. También, se emplea para la elaboración de materiales prefabricados. DEFINICIÓN El yeso como producto industrial es sulfato de calcio hemihidrato (CaSO4 · 1/2H2O), también llamado comúnmente "yeso cocido". Se comercializa molido, en forma de polvo. CLASIFICACIÓN EN FUNCIÓN A LA TEMPERATURA La fabricación del yeso consiste en la calcinación del aljez. Si se aumenta la temperatura hasta lograr el desprendimiento total de agua combinada fuertemente se obtienen durante el proceso diferentes yesos de construcción, los que de acuerdo con las temperaturas crecientes de deshidratación pueden ser: CLASIFICACIÓN EN FUNCIÓN A LA TEMPERATURA Temperatura ordinaria: Piedra de Yeso o Sulfato de Calcio Bihidratado. 107ºC: Formación de Sulfato de Calcio Semi Hidratado. 107ºC – 200ºC: Desecación del Semi Hidrato, con fraguado más rápido que el anterior (Yeso comercial para Estuco). 200ºC- 300ºC: Yeso con ligero residuo de agua, de fraguado lentísimo y de gran resistencia. CLASIFICACIÓN EN FUNCIÓN A LA TEMPERATURA 300ºC – 400ºC: Yeso de fraguado aparentemente rápido, pero de muy baja resistencia. 500ºC- 700ºC: Yeso Anhidro o Extra cocido, de fraguado lentísimo o nulo (Yeso muerto). 750ºC – 800ºC: Empieza a formarse el Yeso Hidráulico. 800ºC – 1000ºC: Yeso Hidráulico normal o de Pavimento. 1000ºC – 1400ºC: Yeso Hidráulico con mayor proporción de cal libre y fraguado más rápido. CLASIFICACIÓN Una forma de clasificación es: Tipo I → yeso parís. Tipo II → yeso de impresiones. Tipo III → yeso piedra. Tipo IV → yeso piedra extraduro o Densita. Tipo V → yeso de alta resistencia y expansión. CLASIFICACIÓN Los yesos de construcción se pueden clasificar en: Yesos artesanales, tradicionales o multi-fases: El yeso negro es el producto que contiene más impurezas, de grano grueso, color gris, capa base. El yeso blanco con pocas impurezas, de grano fino, color blanco, acabado. El yeso rojo, muy apreciado en restauración, que presenta ese color rojizo debido a las impurezas de otros minerales. CLASIFICACIÓN Yesos industriales o de horno mecánico: Yeso de construcción: Puede ser grueso o fino. Escayola: Es un yeso de más calidad y grano más fino, con pureza mayor del 90%. Yesos con aditivos: Controlado de construcción, finos especiales, controlado aligerado, de alta dureza superficial, de proyección mecánica, aligerado de proyección mecánica, yesos-cola y adhesivos. APLICACIÓN El yeso es un mal conductor del calor, por lo tanto un buen aislante térmico. En construcción debido a sus excelentes propiedades bioclimáticas, de aislamiento y regulación higrométrica, mecánicas y estéticas se utiliza en guarnecidos, enlucidos, prefabricados y relieves arquitectónicos, proporcionando bienestar y comodidad. Esencial como agente retardante en la producción de cemento. APLICACIÓN En cerámica para la elaboración de moldes, aparatos sanitarios. Es utilizado profusamente en construcción como pasta para guarnecidos, enlucidos y revoques; como pasta de agarre y de juntas. También es utilizado para obtener estucados y en la preparación de superficies de soporte para la pintura artística al fresco. Prefabricado, como paneles de yeso para tabiques, y escayolados para techos. APLICACIÓN Yeso natural triturado: El polvo de yeso crudo se emplea en los procesos de producción del cemento Portland, donde actúa como elemento retardador del fraguado. Es utilizado para obtener ácido sulfúrico, también se usa como material fundente en la industria. APLICACIÓN Tabiques y bóvedas: Las pastas de yeso, además de emplearse en construcción como morteros, forjados, enlucidos y blanqueos, tienen aplicaciones especiales en los tabiques y muros, en los estucos y en el moldeo. En algunas ocasiones se han fabricado tabiques enteros de yeso, que se ejecutaban del mismo modo que la fábrica de tapial o poniendo en obra ladrillos de yeso, previamente confeccionados, unidos por mortero del mismo material. APLICACIÓN Estucos: Sustituyendo el agua del batido de las pastas de yeso por agua de cola, se obtienen mezclas más duras que las ordinarias, susceptibles de adquirir pulimento y brillo cuando se tratan de modo conveniente, que se emplean en enlucidos, recibiendo el nombre de estuco de yeso o escayola. El yeso empleado en los estucos es yeso espejuelo de primera calidad, finamente molido y cernido en un tamiz de seda muy fino. APLICACIÓN Yeso alúmbrico: Llamado también mármol artificial, tiene más dureza, es algo menos mate que el yeso ordinario y es algo translúcido, circunstancias por las cuales puede sustituir a éste en el vaciado de objetos artísticos y en la preparación de la escayola. AGLOMERANTES CEMENTO MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Ing. Igor Abel Hurtado Arias ANTECEDENTES Fue en la Antigua Grecia cuando empezaron a usarse tobas volcánicas extraídas de la isla de Santorini (cementos naturales). En el siglo I a. C. se empezó a utilizar el cemento natural en la Antigua Roma, obtenido en Pozzuoli, cerca del Vesubio. En el siglo XVIII John Smeaton construye la cimentación de un faro en el acantilado de Edystone, en la costa Cornwall, empleando un mortero de cal calcinada. ANTECEDENTES Joseph Aspdin y James Parker patentaron en 1824 el Portland Cement, denominado así por su color gris verdoso oscuro. 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 de la industria del cemento. DEFINICIÓN El cemento es un conglomerante hidráulico que, mezclado con agregados pétreos (árido grueso, más árido fino), agua y algunas veces un aditivo, crea una mezcla uniforme, maleable y plástica que fragua y se endurece al reaccionar con el agua, adquiriendo consistencia pétrea, denominado hormigón o concreto. COMPOSICIÓN La materia prima para la elaboración del cemento es caliza, arcilla, arena, mineral de hierro y yeso. Existe una gran variedad de cementos según la materia prima base y los procesos utilizados para producirlo, que se clasifican en procesos de vía seca y procesos de vía húmeda. CLASIFICACIÓN Se pueden establecer dos tipos básicos de cementos: De origen arcilloso: obtenidos a partir de arcilla y piedra caliza en proporción 1 a 4 aproximadamente. De origen puzolánico: la puzolana del cemento puede ser de origen orgánico o volcánico. Existen diversos tipos de cemento, diferentes por su composición, por sus propiedades de resistencia y durabilidad, y por lo tanto por sus destinos y usos. CLASIFICACIÓN El cemento Pórtland: El tipo de cemento más utilizado como aglomerante para la preparación del hormigón o concreto es el cemento portland. Cuando el cemento Pórtland es mezclado con el agua, se obtiene un producto de características plásticas con propiedades adherentes que solidifica en algunas horas y endurece progresivamente durante un período de varias semanas hasta adquirir su resistencia característica. CLASIFICACIÓN Cementos Pórtland especiales: Tienen características diferentes a causa de variaciones en el porcentaje de los componentes que lo forman. Pórtland férrico: Está caracterizado por un módulo de fundentes de 0,64. Esto significa que este cemento es muy rico en hierro. En efecto se obtiene introduciendo cenizas de pirita o minerales de hierro en polvo. Apropiados para ser utilizados en climas cálidos. CLASIFICACIÓN Cementos blancos: Contrariamente a los cementos férricos, los cementos blancos tienen un módulo de fundentes muy alto, aproximadamente 10. Cementos de mezclas: Los cementos de mezclas se obtienen agregando al cemento Pórtland normal otros componentes como la puzolana. El agregado de estos componentes le da a estos cementos nuevas características que lo diferencian del Pórtland normal. CLASIFICACIÓN Cemento puzolánico: Se denomina puzolana a una fina ceniza volcánica, su nombre deriva de la localidad de Pozzuoli - Nápoles (Vesubio). Posteriormente se ha generalizado a las cenizas volcánicas en otros lugares. Ya Vitrubio describía 4 tipos de puzolana: negra, blanca, gris y roja. Mezclada con cal (2 a 1) permite la preparación de una buena mezcla en grado de fraguar incluso bajo agua. CLASIFICACIÓN La puzolana es una piedra de naturaleza ácida, muy reactiva, al ser muy porosa y puede obtenerse a bajo precio. Un cemento puzolánico contiene aproximadamente: 55-70% de clinker Pórtland. 30-45% de puzolana. 2-4% de yeso. CLASIFICACIÓN Cemento siderúrgico: La puzolana ha sido sustituida en muchos casos por la ceniza de carbón proveniente de las centrales termoeléctricas, escoria de fundiciones o residuos obtenidos calentando el cuarzo. Estos componentes son introducidos entre el 35 hasta el 80%. El porcentaje de estos materiales puede ser particularmente elevado, es un material potencialmente hidráulico. CLASIFICACIÓN Cemento de fraguado rápido: El cemento de fraguado rápido, también conocido como "cemento romano ó prompt natural", se caracteriza por iniciar el fraguado a los pocos minutos de su preparación con agua. Se produce en forma similar al cemento Pórtland, pero con el horno a una temperatura menor (1.000 a 1.200 ºC). Es apropiado para trabajos menores, de fijaciones y reparaciones. CLASIFICACIÓN Cemento aluminoso: El cemento aluminoso se produce a partir principalmente de la bauxita con impurezas de óxido de hierro (Fe2O3), óxido de titanio (TiO2) y óxido de silicio (SiO2). Adicionalmente se agrega carbonato de calcio. El cemento aluminoso, también llamado «cemento fundido», por lo que la temperatura del horno alcanza hasta los 1.600°C y se alcanza la fusión de los componentes. APLICACIÓN I : Normal. Para uso general, donde no son requeridos otros tipos de cemento. IA : Normal. Uso general, con inclusor de aire. II : Moderado. Para uso general y además en construcciones donde existe un moderado ataque de sulfatos o se requiera un moderado calor de hidratación. IIA : Moderado. Igual que el tipo II, pero con inclusor de aire. APLICACIÓN III : Altas resistencias. Para uso donde se requieren altas resistencias a edades tempranas. IIIA : Altas resistencias. Mismo uso que el tipo III, con aire incluido. IV : Bajo calor de hidratación. Para uso donde se requiere un bajo calor de hidratación. V : Resistente a la acción de los sulfatos. Para uso general y además en construcciones donde existe un alto ataque de sulfatos. APLICACIÓN Tipo I: Este tipo de cemento es de uso general, y se emplea cuando no se requiere de propiedades y características especiales que lo protejan del ataque de factores agresivos como sulfatos, cloruros y temperaturas originadas por calor de hidratación. Entre los usos donde se emplea este tipo de cemento están: pisos, pavimentos, edificios, estructuras, elementos prefabricados. APLICACIÓN Tipo II: El cemento Pórtland tipo II se utiliza cuando es necesario la protección contra el ataque moderado de sulfatos, como por ejemplo en las tuberías de drenaje, siempre y cuando las concentraciones de sulfatos sean ligeramente superiores a lo normal, pero sin llegar a ser severas (En caso de presentarse concentraciones mayores se recomienda el uso de cemento Tipo IV). APLICACIÓN Tipo III: Este tipo de cemento desarrolla altas resistencias a edades tempranas (3 y 7 días). Esta propiedad se obtiene al molerse el cemento más finamente durante el proceso de molienda. Su utilización se debe a Necesidades específicas de la construcción, cuando es necesario retirar cimbras lo más pronto posible o cuando por requerimientos particulares, una obra tiene que ponerse en servicio muy rápidamente (carreteras y autopistas). APLICACIÓN Tipo IV: El cemento Pórtland tipo IV se utiliza cuando por necesidades de la obra, se requiere que el calor generado por la hidratación sea mantenido a un mínimo. El desarrollo de resistencias de este tipo de cemento es muy lento en comparación con los otros tipos de cemento. Los usos y aplicaciones del cemento tipo IV están dirigidos a obras con estructuras de tipo masivo, como por ejemplo grandes presas. APLICACIÓN Cementos Hidráulicos Mezclados: Estos cementos han sido desarrollados debido al interés de la industria por la conservación de la energía y la economía en su producción. Tipo IP y Tipo P: El tipo IP puede ser empleado en construcciones en general y el tipo P se utiliza en construcciones donde no sean necesarias resistencias altas a edades tempranas. APLICACIÓN Cementos Especiales: Cementos para Pozos Petroleros: Estos cementos, empleados para sellar pozos petroleros, normalmente están hechos de clinker de cemento Pórtland. Generalmente deben tener un fraguado lento y deben ser resistentes a temperaturas y presiones elevadas. APLICACIÓN Cementos Plásticos: Se fabrican añadiendo agentes plastificantes, en una cantidad no mayor del 12% al cemento Pórtland de TIPO I ó II. Estos cementos comúnmente son empleados para hacer morteros y aplanados. Cementos Pórtland Impermeabilizados: Usualmente se fabrica añadiendo una pequeña cantidad de aditivo repelente al agua como el estearato de sodio, de aluminio, u otros, al clinker de cemento durante la molienda final. APLICACIÓN Otros Tipos de Cementos: Cementos de Albañilería: Diseñados para emplearse en morteros, para construcciones de mampostería. Cementos Expansivos: Se expande ligeramente durante el período de endurecimiento a edad temprana después del fraguado. APLICACIÓN Cemento Portland Blanco: Se utiliza para fines estructurales y para fines arquitectónicos, como muros precolados, aplanados, pintura de cemento, paneles para fachadas, pegamento para azulejos y como concreto decorativo. Suelo cemento: Es tierra apisonada a la que se le ha agregado una pequeña cantidad de cemento, alrededor del 10%. El cemento le aporta a la tierra un aumento de su resistencia y una reducción de la contracción.
