la cal

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

MATERIALES DE LA CONSTRUCCION

LA CAL

PRESENTADO POR: KEYLA PAMELA ALAVE ARACA

FERNANDO ALFEREZ MIRANDA YILDER MARCA RAMOS

LUIS AUGUSTO PACOMPIA BELIZARIO KAREN SOFIA SILVA HUANCA

DOCENTE:

ING. YASMANI T. VITULAS QUILLE

TERCER SEMESTRE GRUPO B

FACULTADDEINGENIERIACIVILYARQUITECTURAESCUELAPROFESIONALDEINGENIERIACIVIL

2

INDICE:

1. Antecedentes ............................................................................................................................. 4

2. Clasificacin ................................................................................................................................ 5

2.1. Cal area .................................................................................................................................. 5

2.2. Cal apagada.............................................................................................................................5

2.3. Cal Viva .................................................................................................................................... 6

2.4. Cal hidratada: ......................................................................................................................... 7

2.5. Cal Hidraulica .......................................................................................................................... 7

3. Usos y aplicacin ....................................................................................................................... 11

3.1. Morteros ................................................................................................................................. 11

3.1.1. Ventajas De Los Morteros De Cal ............................................................................. 12

3.2. Revocado Y Enfoscado ........................................................................................................ 12

3.3. Restauracin De Monumentos .......................................................................................... 13

3.4. Estabilizacin De Suelos En Carreteras ........................................................................ 14

3.4.1. Mezcla en planta. ............................................................................................................. 14

3.4.2. Mezcla in situ ....15

Fase 1: Preparacin del suelo y almacenamiento de la cal: ............................................... 15

Fase 2: Extendido de la cal: ...................................................................................................... 16

Fase 3: fase Mezclado: .............................................................................................................. 16

Fase4: Compactacin y terminacin: ....................................................................................... 17

4. Procedimientos de fabricacin o formacin ..................................................................... 18

4.1. Obtencin de la piedra caliza: .......................................................................................... 19

4.2. Preparacin de la piedra: ................................................................................................... 19

4.3. Calcinacin: ............................................................................................................................ 19

4.4. Hidratacin: .......................................................................................................................... 20

4.5. Separacin: ............................................................................................................................ 20

4.6. Envasado / Empaque / Despacho: .................................................................................... 21


3

5. Ejercicios ................................................................................................................................... 22

5.1. Problema 1 ............................................................................................................................. 22

5.2. Problema 2 ............................................................................................................................. 23

6. Referencias Bibliogrfica................................................................................................24


4

CALES

1. Antecedentes

Son pocos los datos arquitectnicos que se conservan de las culturas neolticas de todo el mundo, pero el trabajo de numerosos arquelogos e historiadores nos han permitido reconstruir algunos de los hechos ms significativos. El dominio del fuego posibilit el uso tanto de la cal como del yeso, y fue el segundo el que en sus inicios fue ms utilizado, sobretodo en obras de mampostera. El motivo ms convincente es que el aljez o piedra del yeso requiere una temperatura de 120C para llegar a la calcinacin y ser apto para su uso, temperatura muy inferior a la de la cal, que se calcina a unos 850C.

Una de las ms antiguas evidencias del uso de la cal en la construccin la encontramos en una de las viviendas de la cultura establecida en la pennsula de Anatolia en el ao 6000 a.C. en Catal Hyk, Turqua. El arquelogo James Mellaart (Coloma, 2008) la describi como una edificacin de dos niveles sustentada con pilares de madera revestidos de cal pintada de rojo en cuyas paredes haba bellsimos frescos emulando formas animales y una ciudad en la falda de un volcn.

De la cultura de Jeric, coetania a Catal Hyk, se conservan cisternas que fueron construidas con cal. Un equipo de arquelogos rusos tambin descubri en sus excavaciones en Djeitun, Turkmenistan, al oeste del mar Caspio, algunas viviendas cuyos pavimentos estaban realizados con morteros de cal. Edward Beicon (Grate, 1994) afirm que dichas viviendas pertenecan al tercer y cuarto milenio a.C.

En la antigua Mesopotamia tambin se han hallado restos que atestiguan tanto su fabricacin como su aplicacin. Por ejemplo, existe un horno de cal del 2500 a.C., y se encuentra cal aplicada en frisos y frescos, por ejemplo los hallados en el palacio asirio de Til Barsib en Tel-Ahmar, construido en el siglo XVIII a.C.

C.L. Woolley, en Excavations at Ur tambin document el uso del revoco como revestimiento en las paredes de la ciudad caldea de Ur, en el actual Irak. (Alejandre, 2002)

En otros contextos, como por ejemplo en Sudamrica, durante el desarrollo de la cultura maya entre el 300 y el 900 d.C. se utiliz la cal para el estuco y tinte de los


5

motivos decorativos esculpidos en sus centros ceremoniales. Son testigo de ello Palenque, Copan, Chichntz Sus sucesores, toltecas y aztecas, tambin utilizaron estas tcnicas.

En la cultura indgena del Per se usaba la cal en la construccin previamente a la llegada de las colonias espaolas, sobretodo la pintura de cal para la coloracin de frescos y motivos decorativos. Tambin empleaban la cal mezclada con barro para la estabilizacin de adobes, igual que los rabes, y mezclaban cal y asfalto para la confeccin de morteros de mampostera.

Por otro lado, tambin se tienen noticias de su uso en el Palacio de Rusos de Creta, hacia el ao 1500 a.C. como enlucido de base para unas pinturas murales. (Arredondo, 1991)

En China se descubri un enorme ejrcito de estatuas de terracota que custodiaba la tumba imperial de la dinasta Qin, del 246 d.C. Dichas estatuas fueron policromadas mediante cales pigmentadas. Tambin se conoce que en la Muralla China se emple ampliamente el mortero de cal.

La cal es, por tanto, un material que se encuentra en la naturaleza de forma genrica, en diferentes y abundantes zonas del planeta. A pesar de ser extrada en diferentes entornos y culturas, en todas ellas se ha sometido a procesos similares con el fin de ser empleada como material de construccin.

2. Clasificacin Hace cincuenta aos la cal se usaba principalmente en construccin y agricultura. Hoy cerca de las tres cuartas de toda la cal producida se usa como qumico en industrias.

Como material de construccin la cal se obtiene en los siguientes tipos:

2.1. Cal area

Las cales areas se componen principalmente de oxido e hidrxido de calcio y magnesio, los cuales endurecen lentamente al aire por la accin del CO2 de la


6

atmosfera. No presentan propiedades hidrulicas, no endurecen con el agua y se ibtienen a partir de rocas calizas con contenidos en carbonatos superiores al 95%

Cuando una caliza mas o menos pura la sometemos a una coccin de 900C 1000C se verifica la siguiente reaccin:

CO2Ca + calor -> CO2 + CaO

El carbonato de calcion se descompone dando anhdrido carbonico, que es gaseoso y se desprende junto con los humos del combustible y oxido de calcio

2.2. Cal apagada

En pasta tiene la propiedad de endurecerse lentamente en el aire enlazando los cuerpos solidos por lo cual se emplea como aglomerante. Este endurecimiento recibe el nombre de fraguado y es debido primeramente a una desecacin por evaporacin del agua con la que se formo la pastay despus a una recarbonatacion por absorcin de anhdrido carbonico del aire

Ca(OH)2 + CO2 = CO3Ca + H2O

Formandose carbonato clcico y agua, rescontituyendose la caliza que se partio.

2.3. Cal Viva Contiene un alto porcentaje (mnimo 20%) de oxido de magnesio. Nunca se usa sin apagar. Se obtiene de la calcinacin de la caliza que al desprender anhdrido carbnico, se transforma en xido de calcio. La cal viva debe ser capaz de combinarse con el agua, para transformarse de xido a hidrxido y una vez apagada (hidratada), se aplique en la construccin.

Se clasifican en:

Cales Grasas: Son las ms blancas, fabricadas con piedras calizas de gran pureza, que en presencia de agua reaccionan con fuerte desprendimiento de calor, aumenta mucho de volumen, permaneciendo indefinidamente blanda en


7

sitios hmeros y fuera del contacto del aire, y en el agua termina por disolverse..

Cales Magras: son ms amarillentas, mas impuras porque poseen sustancias como arcilla, xido). Al aadirles agua forman una pasta gris poco trabada, que se entumece menos y desprende ms calor que las cales grasas. Al secarse en el aire se reducen a polvo, y en el agua se deslen y disuelven. Por estas malas cualidades no se usan en construccin.

Los factores que determinan de la calidad de la cal viva son variados pero fundamentalmente se registran tres, que son: las impurezas de la caliza, la temperatura de calcinacin y de la porosidad de la materia prima.

2.4. Cal hidratada: Es cal viva combinada (apagada) con agua suficiente para satisfacer su afinidad qumica con el agua. Tiene la ventaja de ser seca y luego, cuando se mezcla con otros ingredientes, esta lista para usarla en aplanados en un tiempo menor que la cal no apagada (cal viva). Para lograr la plasticidad necesaria en la cal hidratada para acabado normal se debe pasta y empaparla de 12 a15 horas antes de usarla en tanto la cal hidratada en acabados especiales se puede usar media hora despus de hacerla pasta, y la plasticidad se logra dentro de ese tiempo. Tambin se define como el material aglomerante, polvoriento y parcialmente hidratado, que se obtiene calcinando calizas que contienen slice y aluminio, a una temperatura casi de fusin, para que se forje xido clcico libre necesario para permitir su hidratacin y, al mismo tiempo, deje cierta cantidad de silicatos de calcio anhdridos, que dan al polvo sus caractersticas hidrulicas.

2.5. Cal Hidrulica

Procedente de una marga (caliza arcillosa). Contiene oxido de aluminio, bixido de silicio y bixido de hierro, del 10 al 17% de cada uno, con 40 a 45% de cal y una pequea cantidad de oxido de magnesio. Se trata de manera similar a la cal hidratada. Tambin es seca y su nombre deriva de la capacidad de secar el agua. Se usa solamente en casos especiales cuando se requiere un secado lento bajo el agua. El cemento portland la ha remplazado ampliamente.


8

Esta a su vez puede clasificarse en:

Cal hidrulica natural: Son raras las calizas puras. Casi siempre aparecen mezclados con arcillas, ricas en elementos qumicos como el hierro el aluminio y sobre todo el slice y de las cuales procede la CAL HIDRULICA NATURAL. Entre 800 y 1.500 grados (en general alrededor de 900 grados), el calcio de la caliza se combina con dichos elementos formando silicatos, aluminatos y ferro-aluminatos de calcio. Al contacto con agua estos cuerpos quieren formar hidratos insolubles lo que confieren al ligante un carcter hidrulico. Al contacto con el aire hmedo, la cal y los hidratos as formados carbonizan con el gas carbnico del aire. Esta reaccin dura varios meses y es la parte area del proceso.

Los cientficos del siglo diecinueve intentaron clasificar las cales hidrulicas segn su ndice de hidraulicidad, dependiente de su contenido de arcilla (entre 5 y 30%). En la actualidad se producen cales hidrulicas con baja y alta hidraulicidad formando 3 clases de resistencia de las cuales las ms frecuentes son la clase NHL 5 (la ms resistente entre las cales hidrulicas naturales, con una resistencia mnima a la compresin 28 das = 5 M Pa y un contenido de arcilla del la caliza procedente de entre 15-20%) y clase NHL 3,5 (resistencia mnima a la compresin 28 das = 3,5 Mpa, contenido de arcilla de la caliza procedente = 8-15%) y menos frecuente la clase NHL 2 con un contenido muy bajo de arcilla y una resistencia final a la compresin poco superior a la de una cal area.

Cales hidrulicas artificiales: Las cales de hidraulicidad algo superiores a la de las cales hidrulicas naturales se denominan Cales Hidrulicas Artificiales (cales hidratadas) ya que contienen substancias aadidas antes o despus de la coccin, como son, entre otros:

Clinker, son silicatos y aluminatos hidratados, obtenidos por coccin encima de la sinterizacin (1.500 grados).

Puzolanas de origen natural (volcnico) o bien artificial (mezcla de slice, aluminio y xido frrico).


9

Cenizas volantes, que provienen de la combustin de petrleo. Escorias siderrgicas. Filleres calizos.

Curiosidades:

Naturaleza de los productos

ndice hidrulico

% de arcilla en la caliza primitiva

Tiempo de fraguado en agua

Observaciones

Cal grasa y magra

0.0 - 0.10 0.0 - 5.3 >> Fraguan solo en el aire

Cal poco hidratada

0.10 - 0.16 5.3 - 8.2 16 - 30 Das

Cal medianamente hidratada

0.16 - 0.31 8.2 - 14.8 10 - 15 Das

Cal propiamente hidratada

0.31 - 0.42 14.8 - 19.1 5 - 9 Das

Cal eminentemente hidratada

0.42 - 0.50 19.2 - 21.8 2 - 4 Das

Cal lmite o cemento lento

0.50 - 0.65 21.8 - 26.7 1 - 12 Horas

Cemento rpido

0.65 - 1.20 26.7 - 40.0 5 - 15 Minutos

Hasta la revolucin industrial y el descubrimiento del cemento en 1824 en Portland, Inglaterra, la cal ha sido el principal ligante de la construccin en morteros, revestimientos y pinturas.

La relegada cal es uno de los materiales ms reivindicados desde la bioconstruccin, por sus grandes ventajas frente al cemento Portland.


10

Las calizas para la obtencin de las cales no deben ser sometidas a una temperatura de calcinacin superior a la necesaria en cada caso, de no ser as resultar la llamada cal quemada.

Adems, se debe dar el tiempo necesario a las cales para su apagado conforme al uso a que ha de destinarse, ya que diferentes usos requiere distintos tiempo de apagado.

Se llama rendimiento de una cal a la relacin que hay entre el volumen resultante de la pasta y el primitivo de la cal viva. Con las cales grasas llega a ser tres veces y media; con 100 litros

de cal viva se suelen obtener hasta 300 litros de cal en pasta. El peso especfico es 2.25 y la densidad aparente 0.4 La Cal disminuye drsticamente el ndice de plasticidad de los suelos.


11

3. Usos y aplicacin

3.1. Morteros

Est destinado a unir serie de elementos pequeos (piedras o ladrillos) para construir una unidad de obra con caractersticas propias . Durante la evaporizacin del agua de una pasta del cal se produce una construccin elevada que fcilmente da lugar a grietas. Esta retraccin puede reducirse mediante accin de arena a la pasta, es decir no utilizando pasta de cal si mortero de cal. Si se aade poca arena la retraccin ser alta, si se aade mucha arena bajara la plasticidad y la resistencia.

MORTEROS DE CAL Y ARENA

Morteros de cal y arena

Proporcin en volumen Empleo preferente

Pasta de cal Arena

1 1 1 1

1 2 3 4

Enlucidos Revoques Muros de ladrillo Muros de mapostera

MORTEROS DE CEMENTO Y CAL

Morteros de cemento y cal

Proporcin en volumen Empleo preferente

Cemento Pasta de cal Agua

1 1 1 4

1 1 1 1

6 8 10 12

Muros cargados, impermeables Muros poco cargados Cimientos Revoques impermeables

uno o ms Conglomerantes + arena + agua (cal, cemento, etc...)


12

3.1.1. Ventajas De Los Morteros De Cal

Morteros mixtos de cal y cemento: Mayor adherencia. Mayor plasticidad Incremento de la permeabilidad al vapor Disminucin de eflorescencias Menor retraccin y fisuracin

Las resistencias mecnicas sern ms elevadas y los tiempos de fraguado ms cortos cuanto mayor sea el contenido de cemento; pero sern menos plsticos y menos permeables al vapor de agua, con mayor posibilidad de tendencia a la fisuracin por retraccin

3.2. Revocado Y Enfoscado Se denomina revoco al revestimiento al exterior de mortero de agua, arena y cal, que se aplica en una o ms capas, aun parmetro enfoscado previamente. El enfoscado es una capa de mortero empleado para revestir una pared o un muro. En los enfoscado se utiliza mortero de cemente aunque tambin se puede ser de cal. Durante la puesta en obra del revestimiento con cal, y durante varios das despus de su aplicacin, se debe proteger de la lluvia, del Sol y del viento por medio de lonas plsticos para evitar un secado muy rpido del mortero


13

3.3. Restauracin De Monumentos La cal area apagada es un conglomerante muy recomendado para fabricar morteros para la restauracin de monumentos (por su bajsimo contenido de sales, son dctiles y porosos y garantizan el sellado y estucado exento de figuraciones por su pequea velocidad de retraccin). Estos revestimientos son perfectamente apropiados para soportes de prefabricados de yesos, de cermicos, de hormign, etc.


14

3.4. Estabilizacin De Suelos En Carreteras Se persigue fundamentalmente un aumento de su capacidad de soporte y una disminucin se su sensibilidad frente al agua y otras condiciones medio ambientales

La estabilizacin de suelos con cal puede hacerse principalmente de dos formas diferentes:

Mezcla en planta o central Mezcla in situ

3.4.1. Mezcla en planta.

La mezcla en planta consiste en la utilizacin de una instalacin mezcladora fija que permita, mediante el mezclado de suelo de prstamo con cal y agua, obtener la mezcla de suelo cal

El mezclado en planta puede resultar idneo si el suelo utilizado proviene de un


15

prstamo en el cual se puede mezclar la cal con el suelo y almacenarlo para su posterior puesta en obra. Esta metodologa est especialmente indicada para tratar suelos procedentes de prstamos y en zonas de la traza de difcil ejecucin.

3.4.2. Mezcla in situ La mezcla sobre la va es el conjunto de operaciones que, mediante el mezclado sobre la plataforma de la va del suelo con la cal y con el agua, utilizando el equipo requerido, permite obtener mezcla da suelo cal

La estabilizacin in situ se realiza siguiendo las siguientes fases:

Fase 1: Preparacin del suelo y almacenamiento de la cal: Escarificacin o esponjamiento del suelo o del prstamo y su colocacin en capas compatibles con el mezclador a utilizar. De esta forma se mejora significativamente el rendimiento del proceso posterior de mezclado.

El suministro y almacenamiento de la cal debe hacerse teniendo en cuenta los criterios de accesibilidad, distancias, espacio necesario, seguridad e higiene, y ritmo de produccin de la obra. El almacenamiento de la cal en obra debe hacerse en contenedores estancos y dotados de sistemas de filtros que eviten el contacto con la humedad y con el aire para garantizar su conservacin.

Es muy importante tambin controlar y regular la Humedad natural del suelo, de tal forma que, si esta es superior a la Humedad ptima del Ensayo Proctor, convendr aplicar cal viva para reducirla. Por el contrario, si esta fuese inferior a la ptima, habr que regar las capas en cualquiera de las fases aqu descritas.


16


17

Fase 2: Extendido de la cal: Adicin y extensin de la cantidad, calculada previamente mediante los estudios de laboratorio pertinentes, de la cal en forma de polvo (va seca) o de lechada (va hmeda). Para ello, se utilizarn los equipos que garanticen la precisin requerida.

Fase 3: Mezclado: Mezclado de la cal y el suelo en todo el espesor de la capa mediante las pasadas necesarias para lograr su homogeneidad. Para ello se pueden utilizar equipos

Recicladores/estabilizadores de suelos, pulvimezcladores, etc., que aseguren la eficacia necesaria.


18

Fase 4: Compactacin y terminacin:

Compactacin mecnica y humectacin hasta conseguir las densidades necesarias, nivelacin y curado de la capa mezclada mediante las tcnicas convencionales de movimiento de tierras.

4. Procedimientos de fabricacin o formacin

Debido a que la cal debe llenar determinados requerimientos fsicos y qumicos, se requieren calizas de alta pureza y de un proceso de produccin controlado que aseguren un producto de excelente calidad. Seguidamente se detalla el proceso de elaboracin de la cal hidratada Horcalsa.


19

4.1. Obtencin de la piedra caliza:

Comprende todos los procesos que se realizan en la cantera a partir de los cuales se obtiene la piedra caliza, materia prima de este proceso. Dichos procesos consisten en:

Estudios geolgicos mineros, en los que se obtiene la informacin geolgica y geoqumica de las reas a explotar.

Extraccin de la piedra caliza, que consiste en extraer la materia prima de las canteras.

Durante esta etapa se pone especial atencin en controlar la composicin qumica, granulometra y humedad de la materia prima, que es la piedra caliza.

4.2. Preparacin de la piedra:

Consiste en las trituraciones y tamizajes primarios y secundarios de la piedra caliza. Mediante dicho proceso, se logra dar a las piedras el dimetro requerido para el horno de calcinacin.

4.3. Calcinacin:

La calcinacin consiste en la aplicacin de calor para la descomposicin (reaccin trmica) de la caliza. En este proceso se pierde cerca de la mitad de peso, por la descarbonatacin o prdida del dixido de carbono de la caliza original. La calcinacin es un proceso que requiere mucha energa para que la descarbonatacin pueda ocurrir y es en este paso cuando la piedra caliza (CaCO3) se convierte en cal viva (CaO).


20

4.4. Hidratacin:

En esta etapa la cal viva (xido de calcio) es trasladada a una hidratadora, en donde se le agrega agua al producto. Al hidratarse las piedras de cal viva se convierten en cal hidratada (polvo fino de color blanco). El mismo es un proceso exotrmico, el cual consiste en que cuando a la cal viva se le agrega agua, la reaccin libera calor.

4.5. Separacin:

Consiste en separar de la cal hidratada los xidos no hidratados (xidos no hidratados como los de magnesio) y algunos carbonatos conocidos como granaza que no lograron ser hidratados en la etapa de hidratacin.


21

4.6. Envasado / Empaque / Despacho:

Finalmente, se procede al envasado del producto, el mismo se realiza por medio de una mquina especial de envasado y paletizado. La cal hidratada es empacada en bolsas de papel.

Ciclo de Fabricacin de los productos clcicos


22

5. Ejercicios

5.1. Problema 1 Se tiene una cantera de piedra caliza, que analizada tiene una riqueza de CO3Ca de 94.94%. La fabrica que pretende explotar la cantera tiene una produccin de 10 tn/dia de cal viva (jornada 24 horas). El rendimiento en conjunto de las operaciones para esa fabrica es 92% Calcular

a) Toneladas que es preciso extraer cada da de la cantera

b) Agua Necesaria para el apagado de Cal


23

5.2. Problema 2 Se tiene una cantera de piedra caliza, que analizada tiene una riqueza de CO3Ca de 94.94%. La fbrica que pretende explotar la cantera tiene una produccin de 10 tn/dia de cal viva (jornada 24 horas). El rendimiento en conjunto de las operaciones para esa fabrica es 92% Calcular


24

6. Referencias Bibliogrficas

Gerardo Mayor Gonzales, Materiales de construccin Hornbostel Caleb, Materiales para construccin, tipos usos y aplicaciones-

editorial Limusa, pg. 232 Jhoanna Ramones. Marzo 2010 http://www.slideshare.net/jhoaramones/tema-

2-y-3-cal-y-cemento Alba Prez, Frum Ibrico de la Cal, Visitado el 12/06/2013. <

http://www.fical.org/index.php?option=com_content&view=article&id=37&Itemid=275>

la cal

Documents