MATERIALES DE CONSTRUCCION CAPITULO IV Cal y Yeso

AGLOMERANTES: Aglomerantes: Son materiales que amasados con agua tienen la propiedad de fraguar y endurecerse, los más empleados son la cal, el yeso y el cemento. Son todos aquellos materiales generalmente pétreos blandos, que mezclados con agua se hacen plásticos, formando pasta y que al secarse alcanzan resistencia mecánica, siendo los aglomerantes típicos, la arcilla, yeso, cal y cemento. Se clasifican según su procedencia en: • Naturales y Artificiales Según su forma de fraguado en: • Aéreos e Hidráulicos Aglomerantes Naturales: son los procedentes de la calcinación de una roca natural sin adición alguna, ej. Yeso y cal. Aglomerantes Artificiales: se obtienen de la calcinación de diversas piedras, cuidadosamente dosificadas, ej. Cementos artificiales. Aglomerantes Aéreos: solo fraguan y endurecen en contacto con el aire. No contienen arcilla. Aglomerantes Hidráulicos: son los que fraguan y endurecen tanto en el aire como en el agua. Contienen arcilla en cantidades relativamente importante que es la que le proporciona sus propiedades hidráulicas.

UTILIDAD DE LOS MATERIALES AGLOMERANTES. 1.- Para unir o pegar elementos simples de la obra (tabiques, blocks, etc). 2.- Para revestir o aplanar superficies, protegiéndolas y/o decorándolas. 3.- Para la fabricación de piedras artificiales, (tejas, ladrillos, tabiques, blocks, etc.).

Los aglomerantes hidráulicos tienen más resistencia mecánica pero menos capacidad de adherencia que los aéreos; los aglomerantes aéreos tienen poca resistencia mecánica y mucha capacidad adherente. Para las cales en particular también se cumple esta regla: la cal hidráulica tiene más resistencia mecánica una vez endurecida y la cal aérea menos. En cuanto a la capacidad adherente de las cales, ocurre la inversa. La trabajabilidad es la propiedad que posee un mortero fresco que permite al operario extenderlo con facilidad con la cuchara por sobre los mampuestos, a la vez que resiste el peso de ellos durante la colocación y facilita su alineamiento; adherirse a la superficie vertical del mampuesto y salir fuera de las juntas con facilidad cuando el albañil aplica presión para ubicar la unidad en línea y a plomo. El albañil juzga la trabajabilidad del mortero por la manera como se adhiere a la cuchara, o resbala sobre ella, y por su comportamiento en el balde. Con independencia de su hidraulicidad, necesidad o no de la presencia de aire para fraguar, cabe hacer otra distinción entre los aglomerantes, de acuerdo a su capacidad de conferirle trabajabilidad a las mezclas. Los cementos (cemento normal, cemento de albañilería) son más resistentes en estado endurecido, pero menos trabajables en estado fresco, en comparación con las cales, debido a su poca capacidad de retención de agua. La capacidad de retención de agua en estado fresco determina la calidad de un aglomerante para uso en albañilería, pues hace trabajable al mortero y puede almacenar el agua que absorberá la superficie donde se aplica, generalmente muy porosa. El requerimiento de que un aglomerante tenga mucha capacidad de retención de agua, se debe a que la mezcla al colocarse necesita contener no sólo la cantidad de agua necesaria para el fragüe del propio aglomerante, sino también la que se precisa para que la mezcla sea plástica y se deslice fácilmente con la cuchara, y que absorban los mampuestos o el paramento donde se aplica el mortero, que puede llegar a ser considerable. Las cales y el yeso tienen mayor capacidad de retención de agua, por lo tanto son más trabajables que los cementos, pero tienen menor resistencia mecánica una vez endurecidas, de acuerdo al siguiente detalle: • Cal aérea • Yeso • Cal hidráulica • Cemento de albañilería • Cemento normal (Ordenados según su trabajabilidad)

La arcilla: La arcilla. Roca sedimentaria, producto de la descomposición lenta de rocas o minerales silico-aluminosos; en su estado puro se llama caolinita o caolin, contiene sílice y aluminio, hierro, etc. Las arcillas magras son las mas utilizadas en la construcción ya que son las más comunes, contienen hierro, son de color rojo, peso específico = 2.10 gr/cm3; peso volumétrico = 1,010 k/m3 secas y húmedas. La extracción se hace a cielo abierto, con palas mecánicas, cuando se trata de barros blandos, y con explosivos para fragmentarla y trituración, cuando se trata de materiales duros (pizarras arcillosas).

Usos: 1. Para fabricar adobes, que son piezas sin cocer, de barro magro moldeadas a mano en moldes e madera, llamados gaveras, agregando paja o fibras vegetales para que no se agrieten, secado lento a la sombra, resisten a la compresión 15kg/cm2 (ruptura) y 1-2 kg/cm2 (trabajo), se retiran las gaveras en 10 minutos secado completo en 2 o 3 semanas, o hasta meses, poca resistencia al salitre. 2. Para fabricar tabiques, ladrillos, blocks, celosías esmaltados o naturales, losetas, tejas, cintillas como se tratará más adelante con detalle.

La cal: Cal: es el producto resultante de la calcinación y descomposición de las rocas calizas, calentándolas a temperaturas superiores a los 900°C, con esto se obtiene la denominada cal viva (oxido de calcio), la cual no se puede utilizar en esta forma por lo que se pone en contacto con el agua para que se apague (hidróxido cálcico) llamándose cal apagada. Es un producto sólido de color blanco y peso especifico de 3.4 kg./dm. La cal viva puesta en contacto con el agua se hidrata (apagado de la cal) con desprendimiento de calor, obteniéndose una pasta blanda que amasada con agua y arena se confecciona el mortero de cal o estuco, muy empleado en enfoscado de exteriores. Esta pasta limada se emplea también en imprimación o pintado de paredes y techos de edificios y cubiertas. Clasificación: • Aéreas e hidráulicas Según su composición puede ser: • Dolomita o margas, grasa e hidráulica.

Fabricación de la Cal • • •

Extracción Calcinación Apagado

Estas fases son las siguientes: 1º. - Extracción de la roca. El arranque de la piedra caliza puede realizarse a cielo abierto o en galería y por distintos medios, según la disposición del frente. Los bloques obtenidos se fragmentan para facilitar la cocción. 2º. - Cocción o calcinación. El carbonato de calcio (CO2Ca), componente principal de las calizas, al someterlo a la acción del calor se descompone en anhídrido carbónico y oxido de calcio o cal viva, produciéndose la reacción química: CO3Ca + calor CO2 + Oca Para lograr la reacción de descomposición es necesario que la temperatura del horno sea superior a 900ºC. Tipo de hornos para la cocción: - Horno de campana. - Horno intermitente de cuba. - Horno continúo. 3º. - Apagado de la cal. El oxido cálcico, o cal viva, no se puede emplear en la construcción de forma directa: es necesario hidratarla. Para ello, se la pone en contacto con el agua, operación que se llama apagado de la cal. Esta operación se puede efectuar por uno de los métodos siguientes:

Procedimientos de Apagado: • • • • •

Espontáneos al aire Por Aspersión Por Inmersión, Por Fusión Por Autoclaves

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Al aire libre: La cal viva expuesta al aire absorbe la humedad de éste y llega a apagarse, pulverizándose por efecto del aumento de volumen. Este proceso es lento y tiene el grave inconveniente de que, a continuación del apagado, se produce el proceso de carbonatación con el (CO2) del ambiente. Por aspersión. Se extienden los terrones de cal viva sobre una superficie plana; seguidamente, se les riega con una cantidad de agua que oscile entre un 25% y un 50% con relación al peso; se cubren con arpilleras o capas de arena, para que se efectúe un apagado lento y completo. Y se obtiene cal en polvo. Por inmersión. Se reducen los terrones de cal al tamaño de grava. Esa grava se coloca en unos cestos de mimbre o de otro material y se introducen en agua, durante 1 minuto aproximadamente. A continuación, se vierten en un sitio preservado de corrientes de aire, donde la cal se va convirtiendo en polvo, a medida que se forma el apagado. Por fusión. Se introducen los terrones de cal en unos depósitos o recipientes que, a continuación, se llenan de agua. Cuando se ha efectuado el apagado, se obtiene una pasta blanda y untuosa, lo cual se cubre con una capa de arena para evitar su carbonatación. Por autoclave: apagado en recipientes cerrados herméticamente donde se pueden controlar la temperatura y presión. Sistema utilizado para apagar las cales hidráulicas y aquellas aéreas que presenten una elevada concentración en óxido de magnesio. Este sistema de apagado mejora la plasticidad de las pastas de cal.

Conservación de las Cales: • • •

La cal viva se puede conservar en terrones hasta 6 meses, colocadas sobre un lecho de cal apagada en polvo de 20 cms, ligeramente comprimida. La cal apagada en forma de polvo en silos o barriles, resguardándola de la humedad. En pasta se recurre a fosos impermeables que se tapan con unos 30 cms. de arena.

Utilización de la Cal: Como es de fraguado lento y escasa resistencia mecánica se utiliza para: – Formación de morteros para obras de fábrica – Revoques, enlucidos y aplacados – En hormigones bastardos o simples – Colocación de pavimentos y revestimientos

Yeso: El yeso es el producto resultante de la deshidratación total o parcial del aljez o piedra de yeso (sulfato de cal hidratado). Reducido a polvo y amasado con agua, el yeso recupera cristalización con el tiempo endureciéndose, fragua con mucha rapidez y en la primera hora. Es el aglomerante más antiguo utilizado por primera vez por los egipcios en las pirámides y en monumentos funerarios, así como por los árabes que hicieron gran uso del él como yeso de fábrica y, en los decorados, como estuco. Se encuentra en abundancia en la naturaleza en terrenos sedimentarios, presentándose en dos formas: como anhidrita (piedra incolora o blanca en su forma pura y coloreada en azul, gris, amarillo o rojiza) y el algez (piedra incolora o blanca en su estado puro pero generalmente contiene impurezas, lo cual presenta coloraciones como gris, amarilla y roja)

Clases de Yeso: • Semihidratados y Anhidros. Al grupo de los semihidratados pertenecen: • • •

Yeso negro o gris: contiene gran cantidad de impurezas Yeso blanco: con un 80% de semihidrato, bien molido, empleado en estucos, para enlucir paredes. Escayola: es el de mayor pureza, con hasta un 90% de semidratado, esmeradamente fabricado y de gran finura, empleándose regularmente en decoración.

Al grupo de los anhidros pertenecen: • •

Yeso hidráulico: llamado yeso de pavimento, su fraguado es lento, para su amasado necesita 35-40% de agua. Yeso alúmbrico: está ligado con alumbre, fragua lentamente, no tiene expansión ni retracción, alcanza gran resistencia a la compresión y dureza, se fabrican baldosas y se imitan mármoles.

Historia de la utilización del yeso El yeso es uno de los más antiguos materiales empleado en construcción. En el período Neolítico, con el dominio del fuego, comenzó a elaborarse yeso y utilizar para guarnecidos, unir las piezas de mampostería y sellar las juntas de los muros de las viviendas, sustituyendo al mortero de barro. En Çatal-Huyuk, durante el milenio IX adC, encontramos guarnecidos de yeso y cal, con restos de pinturas al fresco. En la antigua Jericó, en el milenio VI adC, se usó yeso moldeado. En el Antiguo Egipto, durante el tercer milenio adC, se empleó yeso para sellar las juntas de la Gran Pirámide de Giza, y en multitud de tumbas como revestimiento y soporte de bajorrelieves pintados. El palacio de Cnosos contiene revestimientos y suelos elaborados con yeso. El escritor griego Teofrasto, en su tratado sobre la piedra, describe el yeso (gipsos), sus yacimientos y los modos de empleo como enlucido y para ornamentación. También escribieron sobre las aplicaciones del yeso Catón y Columela. Plinio el Viejo describió su uso con gran detalle. Vitruvio, arquitecto y tratadista romano, en sus Diez libros sobre arquitectura, describe el yeso (gypsum), aunque los romanos emplearon normalmente morteros de cal y cementos naturales. Los Sasánidas utilizaron profusamente el yeso en albañilería. Los Omeyas dejaron muestras de su empleo en sus alcázares sirios, como revestimiento e incluso en arcos prefabricados. La cultura musulmana difundió en España el empleo del yeso, ampliamente adoptada en el valle del Ebro y sur de Aragón, dejando hermosas muestras de su empleo decorativo en el arte de las regiones de Aragón, Toledo y Sevilla. 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 periodo Barroco fue muy utilizado el estuco de yeso ornamental y la técnica del staff, muy empleada en el Rococó de un metal. En el siglo XVIII el uso del yeso en construcción se generaliza en Europa. Lavoisier presenta el primer estudio científico del yeso en la Academia de Ciencias. Posteriormente Van t'Hoff y Le Chatelier aportaron estudios describiendo los procesos de deshidratación del yeso, sentando las bases científicas del conocimiento ininterrumpido posterior.

Proceso de Obtención del Yeso: Extracción: Se desmonta el área a trabajar y se lleva a cabo el descapote, posteriormente se barrena aplicando el plan de minado diseñado, se realiza la carga de explosivos y se procede a la voladura, posteriormente se lleva a cabo la extracción y acarreo a planta de trituración.

Trituración: Se realiza con trituradoras y usualmente se utilizan cribas vibrando en el circuito, en parte para maximizar la eficiencia de la trituración y para reducir la producción de ultrafinos. En esta etapa se puede recuperar yeso para la fabricación de cemento. El beneficio se realiza cuando se tienen los más altos requerimientos de calidad de los productos finales en el mercado. La porción de desechos es separada. Secado: Se realiza con el objeto de remover la humedad y asegurar el libre flujo de material en los siguientes pasos.

Calcinación: Es el paso para reducir el sulfato de calcio dihidratado a formas hemihidratadas o anhidras. Los hemihidratos usualmente son llamados estuco. El proceso de calcinación puede realizarse por pailas o en calcinación rápida. Esta última no es tan controlable como la calcinación en paila y donde no son requeridos estucos de alta calidad. Se hace generalmente en hornos instalados en las inmediaciones de las canteras. Molienda: La molienda de finos para yeso calcinado y sin calcinar se hace para tener un mejor control del tamaño de la partícula. Manufactura: El estuco casi siempre es usado con algún procesamiento adicional tal como molienda, aditivos mezclados o rehidratación y vaciado en bloques o tablas de fibra prensada para paredes. El tiempo de fraguado puede ser retardado o acelerado a límites de tiempo muy exacto mezclando con el estuco algunos materiales como goma y almidón (retardadores) y sales metálicas, pasta de yeso fraguada y anhidrita (aceleradores).

El estuco es llevado al horno y máquina de tablas de fibra prensada para paredes o bien a empacadoras y mezcladores de yeso. A menudo es re-molido después de la calcinación para impartirle calidades especiales y cuando es usado como agregado. Después de estos últimos procesos se obtienen los productos finales deseados.

Prueba del Yeso • •

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Se amasa un puñado de yeso; se forma con él una pastilla alargada y se espera de 7 a 8 min.; si tiene poca tenacidad es malo; si se rompe con dificultad, es bueno Se puede también apretando con la mano un puñado de yeso, si al abrir la mano el yeso se deforma como la arena, es malo; si conserva claramente la huella de los dedos y da un olor fuerte y desagradable, es de buena calidad. El yeso une dos ladrillos con una tercera parte más de fuerza que el mortero de cal, debido a que la cal pierde su fuerza a medida que envejece, mientras que el mortero de yeso aumenta su fuerza cada vez más.

PRINCIPALES USOS Construcción •

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En productos prefabricados como bases de revestimiento, plafones, lienzos (tablaroca) y planchas de yeso y filtro; láminas de yeso, placas acústicas, cartón enyesado para revestir casas y tablas de fibra prensada para paredes. En plastas en pared dura, en fabricación de tabiques, para aislar mezclas usadas como resanes en tuberías, calderas, techos y como absorbente de aceites de pisos en fábricas, como relleno. Como material de enjarre de edificios, divisiones y techos. Puede ser usado como roca de construcción. Al mezclarse con resinas sintéticas suele utilizarse como aislante. Como retardador del fraguado para el cemento portland.

Agroquímicos •

En la fabricación de fertilizantes y de fosfo-yesos que se aplican en la agricultura.

Agricultura •

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En agricultura se emplea para neutralizar los suelos alcalinos y salinos y mejora la permeabilidad de los materiales argiláceos; proporciona azufre y soporte catalítico para la utilización máxima de fertilizantes y para mejorar la productividad en las leguminosas. Por otra parte, mejora la estructura del suelo; ayuda a remover boro en suelos sódicos y a recuperar este tipo de suelos, a parar escurrimientos y erosión y a las plantas a absorber nutrientes; corrige la acidez del subsuelo, incrementa la estabilidad de la materia orgánica del suelo; hace más eficiente el agua de irrigación de baja calidad y disminuye la toxicidad de metales pesados. A pesar del gran potencial que tiene en agricultura no es el único que se aplica en esta actividad. Es importante mencionar que existen otros materiales para mejorar el suelo, los cuales son: el cloruro de calcio (funciona más rápido que el yeso y necesita menos agua para reemplazar el sodio), la cal (neutraliza el suelo y proporciona calcio y magnesio a las plantas), el estiércol (es uno de los mejores acondicionadores del suelo) y la gallinaza (mejora el rendimiento del suelo), estos dos últimos de carácter orgánico.

Química •

Para producir azufre, dióxido de azufre, ácido sulfúrico y sulfato de amonio. Como agente de secado para gases y químicos. Puede ser convertido en una espuma que se usa en materiales de construcción aislantes del sonido.

Obras mineras •

En la elaboración de polvos que se aplican en los cruces de galerías en minas de carbón para reducir explosiones y riesgos de silicosis.

Papel •

Como relleno en el papel.

Pinturas •

Como pigmento en papel, algodón y pinturas.

Tratamiento del agua •

Para mejorar la calidad del agua.

Cerámica •

En molduras de cerámica, en arcilla vaciada, litógrafos, moldes y esculturas, en la elaboración de productos como portalibros, lámparas, ceniceros, cajas para embonar relojes, utensilios de mesa como tasas, vasos, platos, etc.

Fundición •

Forma parte de los fundentes de minerales de níquel.

Ortopedia •

En la elaboración de moldes para ortopedia.

Dental •

Piezas vaciadas de estuco para dentistas, elaboración de moldes dentales.

Los tipos de yeso, constitución, resistencia y usos. 1. Yeso Grueso de Construcción, designado YG Constituido fundamentalmente por sulfato de calcio semihidrato y anhidrita II artificial con la posible incorporación de aditivos reguladores del fraguado. Uso: para pasta de agarre en la ejecución de tabicados en revestimientos interiores y como conglomerante auxiliar en obra. 2. Yeso Fino de Construcción, designado YF Constituido fundamentalmente por sulfato de calcio semihidrato y anhidrita II artificial con la posible incorporación de aditivos reguladores del fraguado. Uso: para enlucidos, refilos o blanqueos sobre revestimientos interiores (guarnecidos o enfoscados)

3. Yeso de Prefabricados, designado YP Constituido fundamentalmente por sulfato de calcio semihidrato y anhidrita II artificial con mayor pureza y resistencia que los yesos de construcción YG e YF Uso: para la ejecución de elementos prefabricados para tabiques. 4. Escayola, designada E-30 Constituida fundamentalmente por sulfato de calcio semihidrato con la posible incorporación de aditivos reguladores del fraguado con una resistencia mínima a flexotracción de 30 kp/cm² Uso: en la ejecución de elementos prefabricados para tabiques y techos. 5. Escayola Especial, designada E-35 Constituida fundamentalmente por sulfato de calcio semihidrato con la posible incorporación de aditivos reguladores del fraguado con una resistencia mínima a flexotracción de 35 kp/cm² Uso: en trabajos de decoración, en la ejecución de elementos prefabricados para techos y en la puesta en obra de estos elementos. Nota: La anhidrita II artificial es un sulfato de calcio totalmente deshidratado, obtenido por cocción, del aljez entre 300ºC y 700ºC aprox.

El Fraguado y el endurecimiento: Fraguado: período de solidificación en el cual la pasta pierde su plasticidad, por medio de la perdida constante de humedad. Endurecimiento: período que le sigue al fraguado, durante el cual la pasta aumenta su resistencia, volviéndose rígida. El principio del fraguado empieza en el momento en el cual la pasta pierde su plasticidad y finaliza cuando no se deforma con la acción del dedo, habiendo perdido toda su elasticidad.