AGLOMERANTES

1. DEFINICIÓN

Se llaman materiales aglomerantes aquellos materiales que, en estado pastoso y con consistencia variable, tienen la propiedad de poderse moldear, de adherirse fácilmente a otros materiales, de unirlos entre sí, protegerlos, endurecerse y alcanzar resistencias mecánicas considerables.

Los aglomerantes que amasados con agua son capaces de unir fragmentos de una o varias sustancias y dar cohesión al conjunto por transformaciones químicas en su masa que originan nuevos compuestos. Ejemplo: yeso, cal y cemento.

Estos materiales son de vital importancia en la construcción, para formar parte de casi todos los elementos de la misma. La fragua, es la propiedad que tiene todos los aglomerantes, mediante la cual, al ser amasados con agua, forman en un tiempo determinado una masa sólida y suficientemente coherente que puede ser aprovechada para determinados fines.

1.1. FUNCIÓN DE LOS AGLOMERANTES EN AGREGADOS Y ADITIVOS

Los morteros para albañilería (mezclas), están compuestos por materiales aglomerantes (con capacidad ligante), como el cemento y las cales, y agregados inertes o pasivos (también llamados áridos), como las arenas y el polvo de ladrillos. Las arenas dan volumen al conjunto. Los vacíos que quedan entre los granos de arena son llenados por los aglomerantes -y eventualmente el polvo de ladrillos-, de granulometrías más finas.

El volumen final del mortero es menor que la suma de los volúmenes de los componentes. Esto es debido a que gran parte de los componentes muy finos (sean aglomerantes o agregados) ocupan los vacíos que quedan entre los granos de los agregados, cuyas partículas son de mayor tamaño.

A esta mezcla de materiales -aglomerantes (ligantes) y agregados (inertes)-, se le adiciona agua para posibilitar el proceso químico de endurecimiento (fragüe) de los aglomerantes, y eventualmente también un aditivo (como los hidrófugos), generalmente líquido, para el caso de que se quiera conferir alguna propiedad adicional al mortero.

Durante su etapa de aplicación, o sea en estado fresco, la pasta formada por el aglomerante y el agua (pasta aglomerante) lubrica los puntos de contacto entre sí de las partículas de agregados, facilitando su deslizamiento e impidiendo su separación. Es fundamental que el conjunto de aglomerantes más los agregados (el mortero) esté proporcionado (dosificado) en forma adecuada, de modo de formar una masa plástica, homogénea y trabajable, que no se disgregue.

En su etapa de fraguado y endurecimiento final, la pasta aglomerante adhiere no sólo entre sí a las partículas de agregados, sino también a todo el mortero con los mampuestos (ladrillos o bloques) o con la superficie del paramento (en el caso de los revoques).

1.2. SIGNIFICADO DE ALGUNOS TÉRMINOS UTILIZADOS

Aglomerante: componente que con el agregado de agua endurece y adquiere capacidad ligante (cemento, cal).

Agregado: componente no activo que confiere masa al conjunto (arena).

Mortero: mezcla de aglomerantes, agregados y agua.

Fragüe: proceso químico del aglomerante que conduce a su endurecimiento.

Estado Fresco: estado del mortero antes de comenzar su fragüe.

Pasta Aglomerante: mezcla de aglomerante y agua sin los agregados.

Dosificación: proporciones en volumen de los componentes del mortero.

Aditivo: producto químico que se agrega al mortero para mejorar alguna de sus propiedades.

Hidrófugo: aditivo que confiere al mortero propiedad impermeable al agua.

Jaharro: revoque grueso.

Enlucido: revoque fino.

Mampuesto: ladrillo, bloque, piedra; elemento que se coloca con la mano.

1.3. COMPORTAMIENTO GENÉRICO DEL AGLOMERANTE

Por su capacidad de unir fragmentos y de dar cohesión al conjunto

Plasticidad: Con agua conformar pastas

Moldeo: Ocupar espacio de los moldes (encofrados) Endurecimiento: Desarrollar resistencias mecánicas

1.4. UTILIDAD DE LOS MATERIALES AGLOMERANTES

Para unir o pegar elementos simples de la obra (tabiques, blocks, etc). Para revestir o aplanar superficies, protegiéndolas y/o decorándolas.

Para la fabricación de piedras artificiales, (tejas, ladrillos, tabiques, blocks, etc.).

1.5. CARACTERÍSTICAS PARTICULARES DE ALGUNOS AGLOMERANTES

La cal aérea adquiere un cierto grado de hidraulicidad, o sea puede utilizarse en determinados casos en lugares sin aire -donde se la requiera especialmente por su cualidad de gran adherencia-, cuando se le adiciona en pequeñas proporciones cemento o polvo de ladrillos. Esto es debido a combinaciones químicas que se producen entre estos materiales y la cal aérea.

La moderna preparación adhesiva para colocación de cerámicos o azulejos, es una mezcla predosificada en base a cementos y una formulación compleja de aditivos y carga mineral, a la que no se le agrega ni mezcla con ningún otro material de los que estamos mencionando, por lo que no entra en la problemática general de las mezclas para morteros.

2. CLASIFICACIÓN DE LOS AGLOMERANTES2. CLASIFICACIÓN DE LOS AGLOMERANTES

2.1. CLASIFICACIÓN DE LOS AGLOMERANTES SEGÚN SU NECESIDAD DE AIRE PARA FRAGUAR

Para elegir el tipo de mortero que se debe utilizar para cada lugar, juega un rol fundamental la clase o tipo de aglomerante/s que lo compone. En lugar muy secundario influye el tipo y tamaño del agregado.

Los aglomerantes se dividen en 2 clases:

2.1.1. Los Aglomerantes Hidráulicos (cemento, cemento de albañilería, cal hidráulica), que pueden fraguar con o sin presencia del aire, incluso bajo el agua.

2.1.2. Los Aglomerantes Aéreos (cal aérea viva, cal aérea hidratada, yeso), que requieren la presencia del aire para fraguar.

En razón de esta característica relacionada con la presencia del aire para fraguar, la clase de aglomerante condiciona su lugar de uso. Los aglomerantes hidráulicos se utilizan, por ejemplo, en mampostería - lugar confinado, y los aglomerantes aéreos en los revoques finos - lugar bien expuesto al aire-.

Si se usa aglomerante aéreo en lugar confinado, sin aire, tardará mucho en fraguar o quizá no fraguará nunca, lo que significa que nunca endurecerá.

Debemos aquí hacer la salvedad de que se ha incluido el yeso dentro de la clasificación de los aéreos por similitud de lugar de aplicación, dado que requiere del aire para disipar -como condición para fraguar- la gran cantidad de agua de

amasado que contiene. En la clasificación clásica sólo se tomaba como referencia la necesidad del aglomerante de combinarse con algún elemento del aire para fraguar (como la cal aérea, que se combina con el anhídrido carbónico del aire).

2.2. CLASIFICACIÓN DE LOS AGLOMERANTES EN RELACIÓN A SU RESISTENCIA MECÁNICA

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 mas resistencia mecánica una vez endurecida y la cal aérea menos. En cuanto a la capacidad adherente de las cales, ocurre la inversa. La clasificación de los aglomerantes en base a su resistencia, de mayor a menor, es la siguiente:

cemento normal cemento de albañilería

cal hidráulica

cal aérea

yeso.

2.3. CLASIFICACION DE LOS AGLOMERANTES EN RELACIÓN A SU TRABAJABILIDAD

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

2.4. CLASIFICACIÓN DE LOS AGLOMERANTES EN RELACIÓN A SU ADHERENCIA

La clasificación de los aglomerantes de acuerdo a su adherencia es la siguiente, de mayor a menor:

cal aérea yeso

cal hidráulica

cemento de albañilería

cemento normal.

2.5. CLASIFICACIÓN DE LOS AGLOMERANTES EN RELACIÓN A SU RAPIDEZ DE FRAGÜE

Su clasificación de mayor rapidez de fragüe a menor, es la siguiente:

yeso

cemento

cemento de albañilería

cal hidráulica

cal aérea

3. YESO3.1. DEFINICIÓN

Es el producto resultante de la deshidratación total o parcial del aljez o piedra pómez. Esta piedra se muele y se lleva a un horno giratorio en cuyo interior se deshidrata, calcina y cristaliza entre 400º y 500º C, con posterioridad el producto obtenido se enfría y se reduce a polvo en molinos de bolas. Este polvo amasado con agua fragua y endurece con extraordinaria rapidez (mortero de yeso).

3.2. OBTENCIÓN Y PROCESAMIENTO DEL YESO

Para la obtención de yeso, este se lo extrae directamente de la naturaleza en forma de roca de las minas o en las piscinas de sal, y se lo procesa industrialmente con poca alteración. Este proceso consiste en la calcinación térmica del mineral triturado, eliminando total o parcialmente el agua de cristalización químicamente combinada. Al mezclarse con agua forma una pasta que fragua y endurece, reconstituyendo su estado original.

3.2.1. 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. Y en la zona costera se realiza la extracción de forma manual, debido a que el yeso se encuentra en las piscinas de sal y estas deben ser limpiadas con precaución.

3.2.2. 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.

3.2.3. ALMACENAMIENTO

Las piedras previamente sometidas a trituración, son almacenadas para garantizar la continuidad del proceso de producción así como una óptima homogeneidad entre los lotes de extracción

3.2.4. SECADO

Se realiza con el objeto de remover la humedad y asegurar el libre flujo de material en los siguientes pasos.

3.2.5. CALCINACIÓN

El sulfato de calcio hemihidratado (CaSO4.½H2O) se obtiene mediante deshidratación parcial o total del yeso natural a temperaturas entre 120 y 400ºC. La estructura y las propiedades del producto final dependen directamente de las condiciones de calcinación empleadas (temperatura, presión, velocidad).

3.2.6. MOLIENDA

Después del proceso de calcinación, el yeso se muele para obtener polvo.aLa distribución de los tamaños de partícula es un factor importante con respectoaaalas propiedades del producto.

3.2.7. MEZCLADO

Una vez el yeso está finamente molido, se puede proceder a la última etapa que es elmezclado. Con una selección de aditivos se afinarán finalmente las propiedades deproducto para responder a las necesidades de los clientes en lo que se refiere a tiempode fraguado, viscosidad, porosidad, color, resistencia mecánica y otros más.

3.2.8. PRUEBAS Y ENSAYOS

Los ensayos de laboratorio se llevan a cabo en varias etapas de producción paragarantizar que todos los productos cumplan las estrictas especificaciones exigidas antesde ser envasados y expedidos.

3.2.9. EMBALAJE

Se llevan a cabo estudios de viabilidad para asegurar que el embalaje elegido para cada uno de los productos ofrezca óptima protección y mantenga la calidad del producto durante todo su trayecto hasta llegar al usuario final.

3.3. PROCEDIMIENTOS DE COCCIÓN DEL YESO

Actualmente existen procedimientos para conseguir una perfecta cocción del aljez, sin riesgo de que se mezclen impurezas. Entre ellos están:

3.3.1. SISTEMA DE HORNO GIRATORIO: El cuerpo principal de este horno esta formado por un cilindro de palastro, de 8 a 12m de longitud y 1.50m de diámetro. Este cilindro se calienta exteriormente y, por no estar revestido interiormente de material refractario, su perdida de calor es ínfima. La piedra de yeso se introduce reducida al tamaño de la gravilla fina, por lo que se evita una deshidratación rápida.

El cilindro tiene, interiormente soldada, una chapa en forma de hélice, que es la encargada de ir sacando la piedra de yeso al exterior.

3.3.2. SISTEMA DE CALDERA: Esta formado por una caldera de palastro, de diámetro aproximado a dos metros, en cuyo interior giran unas paletas que hacen de amasadoras y rascadoras. Esta caldera cubre la parte superior de un hogar, alimentado normalmente con carbón de hulla.

La masa de piedra de yeso, al ser calentada y mezclada, ofrece el aspecto de hervir y, cuando el vapor a cesado, se da por terminada la operación de cocción. Acabada esta, el material se trasvasa automáticamente a un silo, situado junto a la caldera.

3.3.3. OPERACIÓN DE MOLIENDA: Es una fase cargada de dificultades por la gran elasticidad de la piedra de yeso característica esta que aumenta la cuantía económica de la operación. Para realizarla, se emplean unos molinos formados por dos muelas de piedra, colocadas en posición horizontal, sobre otra. Normalmente, la superior esta en posición fija, y la inferior en posición móvil, para graduarla según el grado de finura.

Este sistema de molienda se completa con el tamizado a través de un cedazo de 144 mallas por centímetro cuadrado. Todo el material que pasa es envasado, y el retenido se somete nuevamente a molienda.

Modernamente hay instalaciones que efectúan la molienda y tamizado automáticamente, basándose en separadores de aire, basado en la fuerza centrifuga.

3.4. VARIEDADES DEL YESO  

El algez o piedra de yeso se presenta cristalizado, formando rocas muy abundantes, y según su estructura hay las siguientes variedades: 3.4.1. YESO FIBROSOFormado por el SO4Ca . 2H2O puro, cristalizado en fibras sedosas confusamente. Abundan mucho en España, sobre todo en las cercanías de Madrid, con el se obtiene un buen yeso para mezclas. 

3.4.2. YESO ESPEJUELO

Cristaliza en voluminosos cristales, que se exfolian fácilmente en laminas delgadas y brillantes. Proporciona un buen yeso para estucos y moldeados. 3.4.3. YESO EN FLECHA

Con el se obtiene yeso excelente para el vaciado de objetos muy delicados. 3.4.4. YESO SACARINO O DE ESTRUCTURA COMPACTA

Cuando es de grano muy fino recibe el nombre de alabastro, y es usado para decoración y escultura. Este alabastro se diferencia del calizo por no producir efervescencia con los ácidos. 3.4.5. YESO CALIZO O PIEDRA ORDINARIA DE YESO

Contiene hasta un 12% de carbonato cálcico. Da un buen yeso, endureciéndose mucho después de fraguado.La piedra de yeso o algez en cualquiera de sus variedades, cuando esta pura, es incolora o blanca, pero generalmente contiene impurezas, adquiriendo coloraciones amarilla, gris, rojiza, etc., debidas a la arcilla, oxido de hierro, sílice, caliza, etc., en pequeña proporción.Tiene una dureza de 2.28 – 2.32 y una dureza igual a 2 de la escala de Mohs.

3.5. CLASIFICACIÓN DEL YESO

Los yesos se clasifican en semihidratados y anhidros, siendo los primeros los de mayor empleo en construcción, y a los que pertenecen los yesos negros o blancos. Al segundo, la anhidrita, yesos hidráulicos y alúmbrico

3.5.1. SEMIHIDRATADO

Yeso negro, gris u ordinario: Es el que se obtiene con algez que contiene gran cantidad de impurezas, directamente calcinado, por lo que se ennegrece con los humos y cenizas de los combustibles, groseramente molido. Se

emplean en obras que no haya que dejar aparentes, bóvedas, tabiques y tendidos.

Se emplea en construcciones u obras que no queden al exterior. Su riqueza es de aprox. un 60% del yeso puro.

Yeso blanco: Se emplea para empastado de paredes y blanqueo. El que contiene un 80% de semihidrato y este bien molido. Se emplea en enlucir paredes, estucos y blanqueos.

Yeso escayola o alabastro: Es el yeso blanco de mejor calidad, tiene fragua de 15 minutos. Se emplea en arquitectura, escultura, medicina osteológica, decoración.

3.5.2. YESO HIDRÁULICO O YESO DE PAVIMENTOS

Es de fragua muy lenta, debajo del agua demora de 24 a 48 horas, en el aire demora 5 horas (puede reducirse a ½ hora utilizando alumbre como acelerador).

3.6. PROPIEDADES DELYESO

El yeso se adhiere poco a las piedras y maderas, y oxida al hierro, y el cinc que tenga plomo es atacado electrolíticamente. No puede usarse a la intemperie, porque la humedad y el agua lo reblandece y degrada. Es un buen aislante del sonido y protege las maderas y el hierro contra el fuego, porque su deshidratación lenta absorbe calor en grandes cantidades y la capa deshidratada protege luego largo tiempo a las que están debajo.Por ser soluble en agua no se puede usar en exteriores, debiéndose proteger con enlucidos impermeables, como las pinturas bituminosas y el aceite.El yeso bien cocido es de color blanco y da pastas untuosas. El poco cocido es árido y no forma pasta trabada, y el excesivamente cocido no forma pasta untuosa. Los yesos de mala calidad son de color amarillento, tardan mucho en fraguar y se agrietan en los enlucidos.Las resistencias mecánicas del yeso semihidratado varían con la clase de yeso conservado en el aire:

 

CLASE DE YESO

Agua de amasadoPor 100

Resistencia en kg/cm2 a los 28 días

Tracción CompresiónFino y vaciado 75 18 50Grueso 60 12 55Hidráulico 60 16 60Alúmbrico 35 40 150

 

Tabla Resistencias del yeso

3.6.1. PROPIEDADES FÍSICAS Brillo: Vítreo y sedoso en los cristales. Nacarado o perlado en las superficies de exfoliación.Color: Incoloro, blanco, gris; diversas tonalidades de amarillo a rojo castaño por causa de impurezas. De transparente a translúcido.Densidad: 2.32 g/cm3

Transparencia: Desde Transparente a traslucido.Dureza: 2 (puede ser rallado con la uña)Fractura: Fibrosa o en finas laminas coincidiendo con los planos de exfoliación y las formas del cristal.Exfoliación: Perfecta en una dirección y regular en las otras dosLuminiscencia: No (aunque raramente algunas muestras pueden ser fluorescentes)Raya: BlancaOtras: Tiene una baja conductividad térmica

3.6.2. Son térmicamente aislantes: Debido a su gran inercia térmica y su bajo coeficiente de conductividad, reducen el puente térmico y eliminan el fenómeno de pared fría.

3.6.3. Regulan la humedad ambiente: Los revestimientos de yeso respiran con una auténtica piel, regulando la temperatura y activando la aireación del local. Aseguran así un grado higrométrico equilibrado, absorbiendo rápidamente la humedad en exceso, para restituirla al ambiente cuando el aire está más seco.

3.6.4. Protegen en caso de incendio: Son incombustibles, prolongan la resistencia al fuego, no despiden vapores tóxicos ni humos. En presencia del fuego, el yeso desempeña un papel activo, ya que gracias al agua de cristalización, no sólo se limita a frenarlo, sino que absorbe una considerable cantidad de calor.

3.6.5. Absorción acústica: Tienen cierta elasticidad, lo que unido a su estructura interna finamente porosa, hacen que se comporten como buenos absorbentes acústicos, disminuyendo reverberaciones y amortiguando las ondas sonoras.

3.6.6. Producto Natural y Ecolólogico: El yeso se obtiene a partir de mineral de sulfato de calcio dihidratado que se encuentra abundantemente en la naturaleza. Es no tóxico, respetuoso con el medio ambiente y sus residuos son biodegradables.

3.7. CÁNTERAS

En nuestro departamento tenemos la cantera de yeso “CASA GRANDE”, que se encuentra ubicada a 30km de la ciudad de Mórrope, tiene una extensión de 3,000 Has aproximadamente y es explotada por la Comunidad Campesina de Mórrope.

La piedra de yeso se encuentra formando masas compactas y cristalinas, de color amarillento debido a sus impurezas, esta cubierto de una capa de arena de 10cm; la explotación es a cielo abierto y en forma manual mediante picos cuñas y palas.

Las canteras mas reconocidas a nivel mundial son:

Alemania: en Weislwch (Badén)Francia: en la cuenca de ParisItalia: Común en la formación "yesosa-solfífera" extendida en el arco apenínico hasta Sicilia. en Volterra (Pisa) y con cristales gigantescos entre arcillas en Bolonia y en Gruben von Caltanissetta y en las minas de azufre de Sicilia. Preciosos Alabastros de la zona de la Toscanna.Argelia: Preciosas Rosas del desierto en Túnez. Canadá: en Nueva Escocia

Estados Unidos: En Utah y Colorado. Preciosas Rosas del desierto en Arizona y Nuevo México. Minas de yeso intensamente explotadas en Iowa, Michigan, Texas y CaliforniaMauritania: Preciosas Rosas del desierto.Marruecos: Preciosas Rosas del desierto en ErfoutMéxico: Selenitas de Guanajuato y yesos en Chihuahua y Naica.Pakistan: hermosos Alabastros. Antigua URRS: Urales occidentales y Caucasso septentrional

3.8. APLICACIONES DEL YESO

El yeso es uno de los minerales mas ampliamente utilizados en el mundo. En la actualidad existe una amplia gama de aplicaciones:

En cerámica para la elaboración de moldes, aparatos sanitarios, tiza y esculturas artísticas.

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.

En medicina se utiliza en traumatología para elaborar vendas de yeso, en la fabricación de moldes quirúrgicos y odontológicos y en la producción de pasta dentífrica.

En la industria química y farmacéutica como fuente de calcio, componente en medicamentos y lápices labiales.

En la industria de alimentos en el tratamiento de agua, limpieza de vinos, refinación de azúcar, vegetales enlatados y alimentos para animales.

En Construcción  en productos prefabricados como bases de revestimiento, plafones, lienzos (tabla, roca) y planchas de yeso y fieltro; 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 retardante del cemento portland.

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 silicósis.

Papel Como relleno en el papel.

Pinturas Como pigmento en papel, algodón y pinturas.

Tratamiento del agua Para mejorar la calidad del agua.

4. CAL

4.1. DEFINICIÓN

Óxido de calcio, de fórmula Ca O . También se denomina cal viva. 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. Antiguamente se usaba «cal» en vez de «calcio», en algunos nombres de compuestos donde interviene este elemento, como el yeso (sulfato de cal, SO4Ca · 2H2O) o el mármol (carbonato de cal, CO3Ca).Este material utilizado para hacer mortero de cal se obtiene de las rocas calizas, calcinadas a una temperatura entre 900 y 1.200 º C, durante días, en un horno rotatorio o en un horno tradicional, romano o árabe.La cal se ha usado, desde la más remota antigüedad, de conglomerante en la construcción; también para pintar (encalar) muros y fachadas de los edificios construidos con adobes o tapial, habitual en las antiguas viviendas mediterráneas.

El óxido de calcio reacciona violentamente con el agua haciendo que esta alcance los 90ºC. Es por ello que, si entra en contacto con seres vivos, deshidrata sus tejidos ya que estos están formados por agua. Por ejemplo un ser humano está formado por un 75% de agua.

LA CAL EN ESTADO NATURAL: La piedra de cal, casi nunca se encuentra pura o sea en la forma de carbonato cálcico, sino acompañado de otros materiales como son arcilla, magnesio, hierro azufre, álcalis y materias orgánicas.El carbonato cálcico se encuentra en la naturaleza en diversas formas y se le denomina: araganito, calcita, caliza, creta, mármol, espato de Islandia, estalactitas, estalagmitas.

4.2. CLASIFICACIÓN DE LA CAL

4.2.1. POR ACCION DEL AGUA

CAL VIVA (OXIDO DE CALCIO): Es una cal de color blanco, de Pe 3.18 (cocido a baja temperatura) y 3.48 (cocido a alta temperatura) , inestable por tener gran avidez por el agua , con la que reacciona de la siguiente manera:

CaO + H2O Ca (OH)2 + calor

CAL APAGADA.- Es el hidróxido cálcico, cuerpo sólido, blanco, en pasta tiene la propiedad de endurecerse lentamente en el aire enlazando los cuerpos sólidos, por lo cual se emplea como aglomerante.

El fraguado, empieza a las 24 horas de amasar la pasta y termina a los 6 meses, si se emplean en obras tardan mucho en secarse y adquirir la solidez definitiva. Al fraguar experimenta una disminución de volumen, produciendo asentamientos y grietas.

Se dice que se obtiene “cal apagada” cuando los albañiles vierten agua sobre la cal viva en las construcciones. El apagado es exotérmico: se desprende gran cantidad de calor que evapora parte del agua utilizada. Simultáneamente la cal viva se desterrona y expande. Es pastosa y como es cáustica, no debe tocarse con los dedos. El apagado de la cal viva se practica en un hoyo excavado en el terreno o dentro de una batea de madera. Mientras el albañil añade agua, remueve constantemente la mezcla. Después cubre con agua el producto obtenido y lo estaciona un mínimo de 48 horas. Con cal apagada, arena y en ocasiones polvo de ladrillo se hace la mezcla, argamasa o mortero aéreo, para asentar ladrillos, fijar baldosas y azulejos y revocar paredes.

4.2.2. POR SUS IMPUREZAS

Cal grasa: Si la piedra caliza es pura o tiene un contenido máximo en arcilla de un 5%, produce una clase de cal muy blanca, que forma una pasta muy fina y untuosa cuando se apaga

Cal magra o ácida: Si la cal no supera el 5% de la arcilla, pero contiene más de un 10% de magnesio (Oxido de magnesio), se tiene una cal de características ácidas.

4.2.3. POR SUS CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS

CAL AÉREA: Esta constituida fundamentalmente por oxigeno de calcio, y tiene la propiedad de endurecer, después de ser amasada con agua solamente con el contacto del aire, por acción de anhídrido carbónico.

CAL HIDRÁULICA: Es el material conglomerante, polvoriento y parcialmente apagado, que además de fraguar y endurecer en el aire, lo hace también debajo del agua.

Son cales que tienen la propiedad de endurecer rápidamente en presencia del agua. Son mezclas de cal y arcilla (silicato de aluminio puro).

Se obtienen artificialmente, mezclando y calcinando ambas sustancias o calcinando directamente (en hornos semejantes a los de la cal) piedra caliza natural que contenga hasta un 22% de arcilla

El producto de la calcinación se apaga con agua; se pulveriza y se tamiza.La cal mal apagada se hidrata luego lentamente, disgregando la mampostería o formando grietas.

El residuo, constituido por fragmentos duros, no cocidos o recocidos, toma el nombre de "grappiers", y se emplea en la fabricación del cemento blanco.

Se presenta como un polvo fino, blanco, amarillento. Se clasifican en livianas o pesadas, según el menor o mayor peso de un litro de las mismas (densidad aparente).

Su densidad aparente es de 0,500; es decir, que un litro de la misma pesa medio kilogramo. Su densidad real es de 2,5 a 2,8 g/cm3. Su resistencia a la tracción es variable con el tiempo (de 3 a 18k por cm2).

Su resistencia a la compresión es alrededor de 200k por cm2. Se endurecen en presencia del agua, precipitando aluminato y silico-aluminatos de calcio insolubles.

Según la mayor o menor rapidez de endurecimiento, que depende de su mayor o menor porcentaje de arcilla, se clasifican en:

Cales débilmente hidráulicas (5 a 8% de arcilla; tardan de 15 a 30 días para endurecerse)

Cales medianamente hidráulicas (8 a 15% arcilla; tardan de 10 a 15 días) Cales eminentemente hidráulicas (19 a 21% de arcilla; tardan de 2 a 4 días).

4.3. OBTENCIÓN DE LA CAL

Se puede obtener mediante las fases siguientes:

4.3.1. 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.

4.3.2. 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+calorCO2+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.

4.3.3. 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:

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.

mezclarla con agua es de color grisáceo. Esta cal no se emplea en construcción, porque la pasta se disgrega al secarse.

HORNOS CONTINUOSLos hornos continuos protegen los ladrillos continuos con una chapa externa. Equipos apropiados mueven mecánicamente la materia prima y la cal obtenida. Los hornos continuos funcionan sin interrupción: a medida que se extrae la cal viva se agregan nuevas porciones de piedra caliza. Los hornos continuos pueden ser de dos tipos: verticales y rotatorios. Hornos continuos verticales. Estos hornos se constituyen en granito, revestidos parcialmente con piedra de talco aislada previamente para facilitar el deslizamiento de la cal obtenida. Es muy semejante al horno intermitente, con la diferencia de que mientras la carga se realiza por medio de tres hogares laterales la descarga se efectúa por tres puertas laterales dispuestas geométricamente. Los hornos verticales utilizan piedras calizas de mediano tamaño. El combustible es indistinto: leña, fuel oil o gas natura. Este tipo de hornos aprovecha el anhídrido carbónico que se desprende y evita pérdidas de calor.

4.4. APLICACIONES

La cal hidratada puede utilizarse para tratamientos de aguas: clarificación y remoción de bacterias.

La cal hidratada también puede aplicarse como nutriente y para neutralizar la acidez de suelos agrícolas.

Se utiliza también en estabilización mecánica de los suelos. Es empleada también múltiples industrias: metalurgia, productos lácteos,

conserva de frutas cítricas, fertilizantes, pinturas, vidrios y alfarería.

También en fabricación de ladrillos y paneles para la construcción basados en sílice-cal.

Se utiliza en las refinerías de petróleo, para la estabilización de toda la perforación de pozos de petróleo.

El uso principal de esta cal, es en albañilería o mampostería, tanto en morteros de pega para levantado de muros como para mezclas de recubrimiento, blanqueados y otros.

4.5. VENTAJAS DEL USO DE LA CAL

Las cales, en especial las de alto contenido cálcico, tiene como características especiales: Alta cohesión y adherencia, lo que permite un intimo contacto con las superficies donde se aplica. Plasticidad y Retención de Aguas excedentes, lo que da lugar a una gran trabajabilidad y maleabilidad, por el tiempo requerido para realizar adecuadamente las tareas de una obra.

4.5.1 INCONVENIENTES: El combustible y la piedra caliza se disponen en capas alternadas y presenta el inconveniente de facilitar una cal de calidad inferior, mezclada con cenizas, escorias, etc. Hornos continuos Rotatorios. Consisten en una galería circular, dividida en diversas cámaras donde se coloca la piedra caliza triturada cubierta por el combustible que puede ser fuel oil o gas natural. La combustión se inicia en una cámara y los gases calientes de la misma pasan a través del material que leva las otras cámaras, calentándolo, y sale por una chimenea central. El material de la primera cámara, una vez cocido es enfriado por el aire que viene del exterior y este, una vez caliente favorece la combustión en las cámaras siguientes. Terminada la operación en la primera cámara, esta se aísla por medio de un tabique y la operación completa pasa a realizarse en la segunda cámara y así sucesivamente.

4.6. PRINCIPALES USOS DE LA CAL

Metalurgia

Industria del acero Fabricación de magnesio y alúmina Flotado de metales Fundición de metales no ferrosos

Construcción

Materiales de construcción Estabilización de suelos y carreteras

Pulpa y papel

Productos químicos

Medio Ambiente

Tratamiento de agua Tratamiento de aguas de desecho Tratamiento de desechos industriales Tratamiento en plantas empacadoras de alimentos Eliminación de azufre de los gases de combustión Neutralizador de tierras ácidas

Cerámica

Vidrio Refractarios

Recubrimientos

Pigmentos Pinturas de agua Barnices

Alimentos

Industria lechera Industria azucarera Industria de gelatina y goma animal Industria panificadora Almacenaje de frutas y legumbres desinfectante

4.7. CANTERAS

LAMBAYEQUE: Zaña, Cuculí, Saltur (Collique).

CAJAMARCA: Tembladera.

LIMA: Fundo Valdivieso, Cocos, Agustino, etc.

AREQUIPA: Socabaya, Yura, etc.

5. PUZOLANAS

El código ASTM (1992), en la definición 618-78, define las puzolanas como "materiales silíceos o aluminio-silíceos quienes por sí solos poseen poco o ningún valor cementante, pero cuando se han dividido finamente y están en presencia de agua reaccionan químicamente con el hidróxido de calcio a temperatura ambiente para formar compuestos con propiedades cementantes".

5.1. PRINCIPALES TIPOS DE PUZOLANAS

5.1.1. Puzolanas naturales

Rocas volcánicas, en las que el constituyente amorfo es vidrio producido por enfriamiento brusco de la lava. Por ejemplo las cenizas volcánicas, la piedra pómez, las tobas, la escoria y obsidiana.

Rocas o suelos en las que el constituyente silíceo contiene ópalo, ya sea por la precipitación de la sílice de una solución o de los residuos de organismos de lo cual son ejemplos las tierras de diatomeas, o las arcillas calcinadas por vía natural a partir de calor o de un flujo de lava.

Ladrillos de Bloque sólido combustible siendo incinerados para producir ceniza con características puzolánicas

5.1.2. PUZOLANAS ARTIFICIALES

Cenizas volantes: las cenizas que se producen en la combustión de carbón mineral (lignito), fundamentalmente en las plantas térmicas de generación de electricidad.

Arcillas activadas o calcinadas artificialmente: por ejemplo residuos de la quema de ladrillos de arcilla y otros tipos de arcilla que hayan estado sometidas a temperaturas superiores a los 800 ºC.

Escorias de fundición: principalmente de la fundición de aleaciones ferrosas en altos hornos. Estas escorias deben ser violentamente enfriadas para lograr que adquieran una estructura amorfa.

Cenizas de residuos agrícolas: la ceniza de cascarilla de arroz, ceniza del bagazo y la paja de la caña de azúcar. Cuando son quemados convenientemente, se obtiene un residuo mineral rico en sílice y alúmina, cuya estructura depende de la temperatura de combustión.

5.1.3. MEJORAMIENTO LAS PROPIEDADES DE LAS PUZOLANAS

Las propiedades de las puzolanas dependen de la composición química y la estructura interna. Se prefiere puzolanas con composición química tal que la presencia de los tres principales óxidos (SiO2, Al2O3, Fe2O3) sea mayor del 70%. Se trata que la puzolana tenga una estructura amorfa.

En el caso de las puzolanas obtenidas como desechos de la agricultura (cenizas de la caña de azúcar y el arroz), la forma más viable de mejorar sus propiedades es realizar una quema controlada en incineradores rústicos, donde se controla la temperatura de combustión, y el tiempo de residencia del material.

Si la temperatura de combustión está en el rango entre 400-760 ºC, hay garantía de que la sílice se forma en fases amorfas, de mucha reactividad. Para temperaturas superiores comienzan a formarse fases cristalinas de sílice, poco reactivas a temperatura ambiente.