NOTA:

TRABAJO NO REPORTADO

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO

FACULTAD DE INGENIERA CIVIL Y ARQUITECTURA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

MATERIALES DE CONSTRUCCIN

Docente:

Ing. Yasmani T. Vitulas Quille

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INDICE

NDICE 03

INTRODUCCIN 04

OBJETIVOS 05

1. CAPITULO I

GENERALIDADES 06

1.1. DEFINICIN DE LA CAL 06 1.2. ANTECEDENTES HISTRICOS 06 1.3. NATURALEZA DE LAS CALES 07 2. CAPITULO II

PROPIEDADES DE LAS CALES 09

2.1. HIDRAULICIDAD 09 2.2. DENSIDAD 09 2.3. FRAGUADO 09 2.4. ESTABILIDAD DE VOLUMEN 10 2.5. RESISTENCIA MECNICA 10 3. CAPITULO III

TIPOS DE CAL 11

3.1. CALES AREOS 11 3.2. CAL GRASA 11 3.3. CAL RIDA 11 3.4. CALES HIDRULICOS 11 3.5. CAL VIVA 12 3.6. CAL APAGADO 12 4. CAPITULO IV

FABRICACIN DE LA CAL 14

4.1. EXTRACCIN 14 4.2. TRITURACIN 14 4.3. CALCINACIN 14 4.4. ENFRIAMIENTO 14 4.5. INSPECCIN 14 4.6. CRIBADO 15 4.7. TRITURACIN Y PULVERIZACIN 15 4.8. HIDRATACIN 15 4.9. ENVASE Y EMBARQUE 15 5. CAPITULO V

APLICACIONES DE LA CAL EN LA CONSTRUCCIN 16

5.1. MORTEROS 16 5.2. ELABORACIN DE PINTURAS 17 5.3. ELABORACIN DE PIEZAS DE CONCRETO 18 5.4. RESTAURACIN DE MONUMENTOS HISTRICOS 20 5.5. ESTABILIDAD DE SUELOS CON CAL 21 5.6. ELABORACIN DE ADOBE 25 PRACTICA 27

CONCLUSIONES 28

BIBLIOGRAFA 29

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LA CAL

INTRODUCCIN

En el presente siglo nuestro pas tiene un enorme desarrollo, por lo cual exige una serie de

mejoras en cuanto a la construccin, las demandas de un pas en vas de desarrollo como el

Per en cuanto a nuevas y mejores infraestructuras ha llevado a los ingenieros a crear

nuevas formas de uso de materiales de construccin para mejorar y satisfacer las demandas

de estas nuevas infraestructuras en cuanto a resistencia y otras caractersticas.

Como estudiantes de ingeniera civil nos hemos propuesto a estudiar estos materiales de

suma importancia para nuestro desarrollo, por lo que escogimos investigar sobre la cal, un

material usado de una manera eficaz en el extranjero. Por su gran trabajabilidad,

adherencia y retencin del agua.

En este trabajo definiremos a la cal, sus caractersticas y las formas de uso que se le da en

la construccin, empezando por definir generalidades, los orgenes de la cal, etc. Tambin

daremos a conocer las caractersticas que la identifican, su clasificacin, forma de

fabricacin y aplicaciones en la construccin de obras civiles.

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OBJETIVOS

Estudio de la cal y su importancia en la construccin.

Anlisis de sus propiedades.

Aprender las formas de uso que tiene la cal.

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1. CAPITULO I

GENERALIDADES

1.1. DEFINICIN DE LA CAL

tEs un producto blanco, slido, con un elevado punto de fusin. Tiene avidez por el agua

que tras reaccin exotrmica, se transforma en hidrxido clcico. Segn Arreondo, se

llama cal a todo producto sea cual fuere su composicin y aspecto fsico, que proceda de la

calcinacin de piedras calizas. Despus del proceso de calcinacin hay que proceder a la

extincin o apagado del anhdrido, con lo cual se obtiene un material hidratado en forma

pulverulenta o pastosa, segn la cantidad de agua aadida.

La cal es material aglomerante simple, producido por materiales naturales por medio de

calcinacin de carbonato de calcio (caliza, tiza, concha coral) con compuestos qumicos

CaCO3 y en algunos casos: MgCO3 (dolomas), a temperaturas superiores a los 900 oC, se

verifica la siguiente reaccin formndose la denominada cal viva que es oxido de calcio

(co2.)

Tiene la propiedad de cuajar con el aire o el agua obtenido de las piedras calizas.

1.2. ANTECEDENTES HISTRICOS

La cal fue usada desde la prehistoria tras el descubrimiento del fuego. El hombre primitivo

al ver la desintegracin de la piedra caliza en el fuego de trozos blancos y que al unirse

con el agua esta se endureca.

Los ms antiguos y conocidos son los de esa antiqusima y misteriosa cultura de Anatolia

en la actual Turqua, en Catal Hyk (6000 a. J.C.), donde James Mellaart, en su clsica

obra Earl est Civilizations of the Near East describe que cada una de las viviendas de la

ciudad estaba provista de dos niveles; el ms bajo de los dos estaba dotado de pilares de

madera recubiertos con una mezcla de cal pintada de rojo y de igual manera se trababa el

piso. Las paredes se cubren de frescos con bellsimos dibujos esquemticos de animales,

incluso est la representacin de una ciudad con un volcn al fondo.

La historia de la cal comienza en Mesopotamia, donde apareci un horno de cal del 2.500

a.c., as que construyeron sus estructuras utilizando la cal, como el palacio asirio de Til

Bersip del siglo XVIII a.c. la ciudad caldea Ur, revocaron con cal sus paredes.

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En los 3000 a.c. en la amrica precolombina utilizaron morteros de cal para sus

construcciones. Adems utilizaron como aditivo para el endurecimiento de los adobes.

Tambin en la misma poca se utiliz en Egipto en forma de lechada de cal para su

decoracin de sus pirmides.

Los cretenses utilizaban la cal para la decoracin de los palacios en forma de estucos.

Los griegos utilizaban la cal para revestimiento de muros, para construcciones portuarias,

cisternas, etc. realizando morteros a base de cal, arenas y puzolanas.

El impresionante ejrcito de figuras de terracota de tamao natural que apareci al excavar

la gran tumba imperial de la dinasta Qin (246 a. J.C.) fue policromado con cales

pigmentadas.

1.3. NATURALEZA DE LAS CALES

Formacin de las rocas calizas

Desde el punto de vista de su formacin las piedras calizas son rocas sedimentarias que

pueden tener un origen qumico u origen. Los primeros se producen por evaporacin del

agua o por descomposicin del bicarbonato de clcico, sedimentndose en ambos casos el

carbonato clcico. Los de origen orgnico estn formados por conchas de moluscos

consolidados por cementos de tipo calcreo.

Tambin tenemos los mrmoles que son rocas formadas fundamentalmente por carbonato

clcico, procedente del metamorfismo de rocas pre existente.

Tipos de piedra caliza

La piedra caliza cuando es pura, est constituida por carbonato clcico. En este caso, 56

partes en peso es oxido de calcio y 44 partes es dixido de carbono.

Al calcinarse obtendramos del orden del 56 % en peso de cal sobre la tierra calcinada, y

un porcentaje difcil de alcanzar debido a las impurezas que puedan contener la piedra

caliza. Cuando estas impurezas son arcillas, la roca es adecuada para poner cal hidrulica.

En funcin de la cantidad de arcilla que contenga la roca caliza, recibe los siguientes

nombres:

Caliza margosa Arcila menor que el 15%

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Marga Arcilla entre 15 30 %

Marga arcillosa Arcilla 15 - 75 %

Adems son habituales las dolomas, carbonatos dobles de calcio y magnesio, en las que

parte del xido clcico contenido en una piedra clcica esta sustituido por oxido de

magnesio.

Naturaleza de las cales

Se llama cal a todo producto, sea cual fuere su composicin y aspecto fsico, que proceda

de la calcinacin de piedras calizas o mrmol.

Despus del proceso de calcinacin hay que proceder a la extincin o apagado del producto

anhdrido, con la cual se obtiene un material hidratado en forma pulverulenta o pastosa en

funcin de la cantidad de agua aadida.

En el entorno de los 900 1000C se edifica la composicin del carbonato clcico en oxido

de calcio o cal viva i anhdrido carbnico segn la siguiente reaccin:

Co3Ca + Q ------------ Co2 + CaO

En el apagado se forma oxido hidrxido clcico o cal apagada, desprendindose gran

cantidad de calor, segn la siguiente reaccin:

CaO + H2O --------------- Ca(OH)2 + Q

Posteriormente, hacer colocado en obra, se decarbonata, volviendo a formar carbonato de

calcio segn la siguiente reaccin:

Ca(OH)2 + CO2 ----------------------- CO3Ca + H2O

Si la piedra caliza contiene arcilla hay que realizar la calcinacin alrededor de los 1200

oCpara obtener cal hidrulica, que puede fraguar tanto en el aire como en el agua.

El carcter hidrulico de este tipo de cales se debe a la formacin de silicatos y aluminatos

clcicos que al hidratarse forman compuestos hidrulico similares a los formados en una

hidratacin de los componentes del cemento portland.

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2. CAPITULO II

PROPIEDADES DE LAS CALES

2.1. HIDRAULICIDAD

El ndice de hidraulicidad define numricamente el grado de hidraulicidad de las cales y

constituye la relacin en peso de los silicatos, aluminatos y xidos de hierro respecto al

xido de cal y de magnesio. Se denomina mdulo hidrulico a la relacin inversa

ndice de hidraulicidad= (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 [arcilla] / CaO + MgO [caliza]). (Tantos

por ciento, peso, de los distintos componentes, antes de la coccin).

Tipo

ndice de hidraulicidad

Cal area

0,0 a 0,10

Cal dbilmente hidrulica

0,10 a 0,16

Cal medianamente

hidrulica

0,16 a 0,31

Cal hidrulica normal

0,31 a 0,42

Cal eminentemente

hidrulica

0,42 a 0,50

2.2. DENSIDAD

La densidad real de la cal area es del orden de 2,25 kg/dm3. Para las cales hidralicas

oscila entre 2,5 y 3,0 kg/dm3. La densidad de conjunto de las cales puede estimarse en

torno al 0,4 kg/dm3. para las cales areas y de 0,5 a 0,9 kg/dm3.

2.3. FRAGUADO

El fraguado de la cal es un proceso qumico; consiste en la evaporacin del exceso de agua

empleado en amasar la pasta, seguido de una sustitucin del agua por el CO2 de la

atmsfera, pasando de nuevo del hidrxido al carbonato clcico. Como el anhdrido

carbnico seco no reaccionara con el hidrxido clcico seco, es necesario que exista algo

de humedad presente. El tiempo de fraguado de las cales areas no se especifica en las

normas espaolas, pero puede afirmarse que se trata de un conglomerante de fraguado

lento. En las cales hidrulicas no solo se produce la carbonatacin del hidrxido clcico

sino tambin la hidratacin de los silicatos y aluminatos presentes.

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El fraguado de cualquier tipo de cal hidrulica no debe comenzar antes de 2 horas ni

terminar despus de 48 horas.

Designacin %

Impurezas

Tipo de impureza ndice hidrulico Tiempo de

fraguado en el

agua

Cal comn, Cal

grasa

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3. CAPITULO III

TIPOS DE CAL

3.1. CALES AREOS

Cales que se componen principalmente de xido e hidrxido de calcio y magnesio, los

cuales endurecen lentamente al aire por la accin del CO2 de la atmsfera. No presentan

propiedades hidrulicas, es decir, no endurecen con el agua y se obtienen a partir de rocas

calizas con contenidos en carbonatos superiores al 95%.

3.1.1. CAL GRASA

Si la caliza primitiva contiene hasta un 5% de arcilla, la cal que se produce al calcinarse se

le denomina cal grasa y al apagarse da una pasta fina trabada y untuosa, blanca, que

aumenta mucho de volumen, permaneciendo indefinidamente blanda en sitios hmeros y

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

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

3.1.2. CAL RIDA

Son las que proceden de calizas que, an teniendo menos del 5% de arcilla, contiene,

adems magnesia en proporcin superior al 10% (dolomas). 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.

3.2. CALES HIDRULICOS

Se les denominan as a las cales que endurecen tanto en contacto con el aire, como en el

agua. Su origen est en piedras calizas que contienen de un 5 a un 22 % de arcilla; llegan a

contener mezclas de margas y arcilla ricas en slice, aluminio y hierro. En el apagado de la

cal hidrulica se hidrata la cal libre y no los silicatos o aluminatos de calcio.

Si se produce la hidratacin de estos compuestos el material resultante no tendr

propiedades hidrulicas y en ese caso se llamaran cales ahogadas.

De hecho se trata de una caracterstica similar a la denominada puzolana, una roca rica en

slice almina y oxido de hierro, que al agregarse a la cal area le daba la capacidad de

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fraguar en medio acuoso. Este tipo de cal dan mayores resistencias mecnicas en menor

tiempo que las cales areas.

La cal hidrulica natural pura tiene las propiedades de hacer al hormign ms compacto, ya

que siendo la cal muy fina, rellena los huecos, protege de las variaciones de temperatura,

evitndose as los agrietamientos, retarda el fraguado inicial del hormign, y se mantiene

hmeda la mezcla.

Entre otras propiedades de la cal, est la de dar al hormign homogeneidad y resistencia,

hace la mezcla ms fluida, mejora su puesta en obra y por su composicin mineral protege

el hormign.

3.3. CAL VIVA

La cal viva es el resultado de la coccin de una roca caliza, desintegrndose el CaCO3 de

la roca para dar CaO (cal viva).

Se trata del primer paso del ciclo de la cal, que se describe mediante la siguiente frmula:

CaCO3 + calor = CaO + CO2 ( en forma de vapor)

La cal viva es un material que se comercializa normalmente en forma de terrones. Se trata

de una cal altamente reactiva, que presenta una gran avidez por el agua. De hecho, tiende a

absorber el vapor de agua presente en el ambiente si no es almacenada cuidadosamente.

3.4. CAL APAGADO

La cal apagada o hidratada en pasta tiene la propiedad de endurecerse lentamente en el

aire, enlazando los cuerpos slidos, 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 pasta, y despus, a una recarbonatacin

por absorcin del anhdrido carbnico del aire: Ca

(OH)2 + CO2 = CO3Ca + H2O, formndose carbonato clcico y agua, reconstituyendo la

caliza de que se parti.

Esta reaccin es muy lenta, pues empieza a las veinticuatro horas de amasar la pasta y

termina al cabo de los seis meses, por lo que las obras en que se emplea tarda mucho en

secarse y adquirir la solidez definitiva. Se verifica slo en aire seco; en el hmedo, con

mucha dificultad, y no se realiza dentro del agua, pues la disuelve, no sirviendo para obras

hidrulicas. Por otro lado, al fraguar experimenta una contraccin o disminucin de

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volumen, que unida a la que experimenta por el peso propio de la obra, produce asientos y

grietas.

Las calizas naturales casi nunca son la especie qumica carbonato de calcio, pues le

acompaan otros cuerpos como la arcilla, magnesia, hierro, azufre, lcalis y materias

orgnicas, las cuales al calcinarse, de no volatilizarse, comunican a la cal propiedades que

dependen de la proporcin en que entran a formar parte en la piedra caliza y se clasifican

en cales grasas, magras e hidrulicas.

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4. CAPITULO IV

FABRICACIN DE LA CAL

4.1. EXTRACCIN

Se desmonta el rea a trabajar y se lleva a cabo el descapote, posteriormente se barrena

aplicando el plan de minado diseado, se realiza la carga de explosivos y se procede a la

voladura primaria, moneo, tumbe y rezagado, carga y acarreo a planta de trituracin.

4.2. TRITURACIN

Posteriormente es sometida a un proceso de trituracin que arrojar como producto trozos

de menor tamao que sern calcinados en hornos verticales. Tambin puede realizarse uns

trituracin secundaria cuando se requieren fragmentos de menor tamao y se tienen hornos

rotatorios para calcinar.

4.3. CALCINACIN

La cal es producida por calcinacin de la caliza y/o doloma triturada por exposicin

directa al fuego en los hornos. En esta etapa las rocas sometidas a calcinacin pierden

bixido de carbono y se produce el xido de calcio (cal viva).

4.4. ENFRIAMIENTO

Posteriormente se somete a un proceso de enfriamiento para que la cal pueda ser manejada

y los gases calientes regresan al horno como aire secundario.

4.5. INSPECCIN

Se inspecciona cuidadosamente las muestras para evitar ncleos o piezas de roca sin

calcinar.

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4.6. CRIBADO

Se somete al cribado con el fin de separar la cal viva en trozo y en guijarros (piedra

pequea, redondeada y lisa) de la porcin que pasar por un proceso de trituracin y

pulverizacin.

4.7. TRITURACIN Y PULVERIZACIN

Se realiza con el objeto de reducir ms el tamao y as obtener cal viva molida y

pulverizada, la cual se separa de la que ser enviada al proceso de hidratacin.

4.8. HIDRATACIN

Consiste en agregar agua a la cal viva para obtener la cal hidratada. A la cal viva

dolomtica y alta en calcio se le agrega agua y es sometida a un separador de residuos para

obtener cal hidratada normal dolomtica y alta en calcio. nicamente la cal viva dolomtica

pasa por un hidratador a presin y posteriormente a molienda para obtener cal dolomtica

hidratada a presin.

4.9. ENVASE Y EMBARQUE

La cal es llevada a una tolva de envase e introducida en sacos y transportada a travs de

bandas hasta el medio de transporte que la llevar al cliente.

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5. CAPITULO V

APLICACIONES DE LA CAL

5.1. MORTEROS DE CAL

El mortero es una mezcla de conglomerantes inorgnicos, ridos y agua, y posibles

aditivos que sirven para pegar elementos de construccin tales como ladrillos, piedras,

bloques de hormign, etc. Adems, se usa para rellenar los espacios que quedan entre

los bloques y para el relleno de paredes.

Los morteros de cal son aquellos morteros que estn fabricados con cal, arena y agua.

La cal empleada puede ser area o hidrulica, con la diferencia de fraguar en contacto

con el aire (area) o en agua (hidrulica).

El mortero se compone de arena de mina o canto rodado, de conformidad con el uso

para el que se vaya a destinar y Cal apagada en obra, en la proporcin adecuada para el

trabajo estructural u ornamental, agregando mucilago de nopal y agua segn se

requiera. En la actualidad se considera el manejo de los materiales tradicionales en

combinacin con las ventajas de otros contemporneos; por lo anterior, se agrega a la

mezcla mencionada una cantidad de resina hidrofugante normalmente diluida de

acuerdo a su uso. Una vez mezclado el mortero quedar listo para aplicarse.

La Cal es un elemento que proporciona a los morteros el efecto de un lubricante, y

permite aumentar la plasticidad, generando a su vez un incremento en la retencin de

agua en los mismos.

Cuando se usa apropiadamente, la Cal es excepcionalmente durable.

Un ejemplo de esta propiedad de la Cal es el Panten Romano, cuya cpula, que se

eleva a 45 metros sobre el nivel de piso terminado, fue construida con morteros a base

de Cal y mantienes sus propiedades mecnicas en la actualidad.

Morteros de asiento

Uno de los usos principales de los morteros a base de Cal apagada en obra es el de

servir como elemento de asiento y transferencia de esfuerzos entre los mampuestos que

componen los elementos arquitectnicos de los edificios histricos. Las caractersticas

plsticas de estos morteros permiten absorber los movimientos diferenciales de las

estructuras histricas sin agregar efectos de rigidez que son propios de la utilizacin del

cemento.

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La utilizacin estructural se da en cimentaciones, apoyos corridos, apoyos aislados,

apoyos adosados, bvedas de plementera de piedra, de ladrillo y otros elementos,

siendo importante resaltar la compatibilidad con los diferentes materiales histricos.

Los morteros de asiento a base de Cal tambin fueron utilizados en el armado de arcos

aparejados y dovelados, jambas, dinteles, platabandas y otros elementos de

cerramiento. De igual forma se us en pisos a base de piezas de cantera o ladrillo,

ubicados tanto en interiores como en exteriores.

Inyeccin de grietas y fisuras

Considerando las ventajas del mortero a base de Cal apagada en obra encuanto a

trabajo estructural, este es utilizado para realizar diferentes acciones encaminadas a

devolver el comportamiento mecnico a los elementos arquitectnicos daados.

De acuerdo a lo anterior, la mezcla de Cal y arena en combinacin con el muclago de

nopal y algunos aditivos expansores de carcter especializado y controlado, es utilizada

para inyectar huecos generados a partir de grietas y fisuras que pueden ir de

superficiales a profundas.

Para estos efectos se maneja la mezcla citada con diversos grados de dilucin,

buscando siempre su penetracin total en las cavidades existentes, con la finalidad de

devolver la solidez a los elementos, as como regresar el comportamiento estructural

volumtrico.

5.2. ELABORACIN DE PINTURAS

La pintura es un producto fluido que, aplicado sobre una superficie en capas

relativamente delgadas, se transforma al cabo del tiempo en una pelcula slida que se

adhiere a dicha superficie, de tal forma que recubre, protege y decora el elemento sobre

el que se ha aplicado

La pintura es un elemento de proteccin que al mismo tiempo proporciona buena

apariencia; cuando la pintura se pierde los aplanados son susceptibles de daarse con

mayor facilidad. Como parte de los acabados que se observan en los edificios

histricos, las pinturas constituyen la parte visible que cuenta con una importancia

especial, considerando que la arquitectura desarrollada en la etapa virreinal y posterior

cuenta con una carga de elementos simblicos que va ligada a los colores aplicados.

Desde el punto de vista tcnico, la aplicacin de pintura a base de cal apagada en obra

permite que los aplanados respiren, facilitando la entrada y salida de aire, dejando salir

de este modo la humedad. Este elemento de color constituye el complemento de los

aplanados de mortero de Cal dado que, a diferencia de las actuales capas de color a

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base de vinlicas, esmaltes acrlicos o poliuretnicos, se integra completamente,

formando parte de las superficies que cubre, y de su comportamiento fsico, establece

una base impermeable.

La pintura a la Cal se elabora a partir de una solucin de este material en agua,

agregando elementos colorantes naturales, principalmente de origen mineral o vegetal,

complementado con hidrofugantes o elementos minerales como el alumbre y el

muclago de nopal.

En cuanto a su relacin con el contexto, las pinturas a base de Cal dan belleza e higiene

a los edificios, adems de ser muy econmicas, dado que pueden utilizarse en fachadas,

bardas y todo tipo de superficies exteriores, as como en interiores con un significativo

ahorro, y con la ventaja de que la Cal es un material amigable con el medio ambiente.

5.3. ELABORACIN DE PIEZAS DE CONCRETO

El concreto elaborado con cal hidratada, cemento, arena y grava presenta mayor

fluidez, protege al acero de refuerzo, incrementa la impermeabilidad y reduce los costos

significativamente.

La cal hidratada hace ms compacto al concreto, debido a su tamao de partcula

ms fino que la del cemento, rellena los vacos dejados por este material, disminuye las

eflorescencias y evita los agrietamientos, de igual forma ayuda a la estructura a soportar

variaciones de temperatura.

La cal hidratada mantiene hmeda por ms tiempo la masa del concreto an en

clima clido o seco, ya que por su poder de adsorcin de agua propicia que el concreto

alcance su mayor resistencia con la suficiente agua para su fraguado.

La gran plasticidad de la cal hidratada mantiene la mezcla ntima de los materiales,

evitando su segregacin.

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Bloques vibrocomprimidos

Los bloques vibrocomprimidos son elementos de forma sencilla que facilitan los trabajos

de edificacin.

En la fabricacin de piezas vibrocomprimidas si se integra cal hidratada en su

formulacin; se mejoran las propiedades mecnicas a largo plazo, se estabiliza el color, se

facilita el desmolde y curado, logrando calidad en los acabados y un incremento en la

resistencia final.

Los muros hechos con este material presentan uniformidad, mayor impermeabilidad y

buena apariencia.

5.4. RESTAURACIN DE MONUMENTOS HISTRICOS

La conservacin y restauracin de piezas o edificios constituye una parte

importante del estudio y salvaguarda del patrimonio histrico o monumental de todo pas.

Considerando los principales factores de deterioro de las edificaciones antiguas o

monumentos, como el alto ndice de humedad, las variaciones en temperatura, la erosin

pluvial y la accin de microorganismos entre otros, resulta sencillo imaginar el papel que

desempea la cal hidratada en este mbito, ya que ayuda a consolidar los estratos

pictricos sobre superficies de cal y es el vehculo perfecto en la reintegracin cromtica

con los pigmentos inorgnicos sobre resanes de cal.

Es esencial para la consolidacin de oquedades y facilita la unin de fragmentos

desprendidos, tambin resulta bsica para la elaboracin de mezclas destinadas a resanar y

a sustituir juntas entre sillares de piedra o mampostera.

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Adems la cal hidratada es un excelente material cementante, su caracterstica nica

de recarbonatacin sella las fisuras en estructuras evitando humedades, asimismo gracias a

la elevada alcalinidad de su pasta evita el crecimiento de vegetacin e insectos que con el

tiempo daan a la estructura.

5.5. ESTABILIDAD DE SUELOS CON CAL

El tratamiento de terrenos arcillosos con cal permite su utilizacin, evitando los mayores

costes y afecciones ambientales que supondra su retirada y posterior reemplazamiento por

otros suelos de mejores caractersticas geotcnicas y mecnicas.

Las cales a emplear en la estabilizacin de suelos vienen definidas por la Norma UNE-EN

459-1 Cales para la construccin.

Se trata de Norma armonizada para las Cales para la Construccin, incluyendo, por

supuesto, las obras de ingeniera civil. Para la estabilizacin de suelos, se emplean las cales

areas.

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Segn esta Norma, estas presentan las siguientes formas:

Cales vivas, Q: Cales areas constituidas principalmente por xido de calcio (CaO) y de

magnesio (MgO), producidos por la calcinacin de caliza. Dentro de este tipo debern

emplearse las CL 90-Q.

Cales apagadas o hidratadas, S: Cales areas, clcicas resultantes del apagado controlado

de las cales vivas. Estn compuestas principalmente por hidrxido de calcio [Ca(OH)2].

Dentro de este tipo deben ser CL 90-S.

Por otro lado, deber tenerse en cuenta tambin la Instruccin para la

recepcin de cales en obras de estabilizacin de suelos (RCA-92).

Para asegurar la calidad de la cal utilizada en el Tratamiento, deber analizarse:

Contenido de componentes magnsicos y clcicos.

El contenido en xidos de calcio y de magnesio, sobre muestra calcinada1 debe ser mayor

del 90 (CL 90), en masa.

Contenido de dixido de carbono (CO2). Este parmetro completa a los anteriores en las

exigencias de cal libre, pues la muestra sobre la que se ensaya es calcinada.

Este contenido, en el punto de fabricacin, deber ser inferior al 5 por ciento, en masa.

Finura del molido. El anlisis granulomtrico evala la finura de la cal.

Todas las partculas debern ser inferiores a 6,3 mm., y ms del 90 por ciento inferiores a

0,2 mm.

Reactividad de la cal. Se aplica a la cal viva (Q), y permite medir la rapidez de reaccin

de esta con el agua.

Se evala midiendo el tiempo que tarda en alcanzar la temperatura de 60 C al agitar una

muestra de cal viva en agua. Este tiempo deber ser inferior a 25 minutos, siendo la cal

ms reactiva cuanto menor sea el tiempo.

TIPOS DE TRATAMIENTOS

Hay varios tipos posibles de tratamientos de suelos con cal, en funcin de los objetivos a

conseguir: el secado, la modificacin y la estabilizacin propiamente dicha.

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Secado/Descongelacin de suelos

En el caso de suelos arcillosos con exceso de humedad, la adicin de cal viva disminuye el

contenido de agua por la accin combinada de:

- aporte de producto seco,

- consumo del agua necesaria para hidratarse y formar hidrxido clcico,

- y evaporacin de agua debida a la reaccin anterior, fuertemente exotrmica.

De esta forma, el aporte de un 1 % de cal viva puede disminuir el contenido de humedad

del suelo en un 4 5 %. Si a ello le sumamos el efecto de aireacin y volteo de un material

procedente de un prstamo, el valor de la disminucin puede llegar al 7 %.

La cal en forma de lechada es la suspensin de cal apagada en agua. Su empleo en

tratamiento de suelos permite por un lado, evitar el polvo producido durante el extendido

de la cal y por otro, controlar mejor la humedad de los suelos secos.

En la siguiente fotografa puede apreciarse la ejecucin de una estabilizacin de

explanadas mediante lechada de cal.

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Mejora por modificacin

Se trata de una modificacin inmediata de las propiedades geotcnicas, reduciendo en un

corto periodo de tiempo (minutos/horas) la cantidad de agua retenida por la arcilla y

mejorando su trabajabilidad.

La mezcla de cal con el suelo provoca reacciones rpidas que originan cambios

fsicoqumicos producidos por cambios inicos, neutralizacin y floculacin. Las finas

partculas de arcilla se aglomeran en elementos ms gruesos y friables. Estas reacciones se

producen siempre que el suelo tenga un cierto porcentaje de finos.

En obra se aprecia que el suelo pierde su carcter pegajoso y toma un aspecto arenoso,

mejorando enormemente su trabajabilidad y compactibilidad, mejorando tambin la

capacidad portante. La modificacin acta tan rpidamente como se hace la mezcla de cal

con el terreno. En general, para conseguir estas modificaciones, la dosificacin necesaria

de cal oscila entre el 1 y el 3 por ciento.

Estabilizacin

La estabilizacin propiamente dicha consiste en una mejora a largo plazo (meses/aos) por

cementacin, en funcin de la temperatura ambiente y de la naturaleza de la arcilla,

aumentando la capacidad portante del suelo con el fin de poder emplearlo en capas ms

solicitadas. De esta forma pueden obtenerse explanadas y subbases con buenas propiedades

estructurales que van incrementndose en el tiempo, a la vez que hace insensible la capa

estabilizada al agua y a los ciclos hielo-deshielo.

Al elevar la cal el pH del suelo estabilizado hasta valores de 12,4, se libera slice y almina

de la arcilla que reaccionan con los iones calcio procedentes de la cal, formando silicatos y

aluminatos clcicos hidratados que, como en el caso de los cementos portland, incrementan

la resistencia mecnica. Esta reaccin de tipo puzolnico es progresiva con el tiempo y

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aumenta la impermeabilidad, la resistencia mecnica y la resistencia a las heladas del suelo

tratado. Los porcentajes necesarios de cal para garantizar la permanencia de las reacciones

puzolnicas a lo largo del tiempo oscilan entre el 3 y el 8 por ciento.

El mecanismo de estabilizacin es mucho ms complejo que el de modificacin, debido a

las dos variables que influyen en su desarrollo. Por un lado, su desarrollo en el tiempo, y

por otro, la reaccin cal-arcilla. Es aconsejable, por lo tanto, basar el proyecto de una

estabilizacin determinada en un estudio ms en detalle de cmo mejora la cal los

parmetros resistentes del suelo a medio y largo plazo.

5.6. ELABORACIN DE ADOBES

La tendencia a construir con materiales predominantes en la regin ha permitido optimizar

recursos y abatir costos de transportacin. Por ello es comn encontrar que los sistemas

constructivos obedezcan a las necesidades de la poblacin en cuanto a habitabilidad y

funcin se refiere.

Las construcciones con adobes estabilizados con cal hidratada son una opcin que adems

de ser ecolgica y econmica, proporciona beneficios como aislamiento trmico,

impermeabilidad, alta resistencia a los movimientos o vibraciones, creando estructuras ms

duraderas.

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La cal hidratada estabiliza la masa de arcilla del adobe, facilitando la correcta modelacin

de las piezas a presin, misma que es vital para la obtencin del tamao y forma deseados.

Mezclas asflticas

El uso de la cal hidratada en las mezclas asflticas es ampliamente recomendado debido a

que es un aditivo eficiente, en cantidades pequeas otorga propiedades para contrarrestar

los deterioros prematuros y hacer a los pavimentos ms durables.

La cal hidratada aumenta la adhesin qumica del asfalto con la slice del agregado.

Adems reacciona agresivamente con los cidos carboxlicos del asfalto, propiciando una

menor absorcin de partculas cidas por la superficie del agregado y logrando una mayor

adhesin asfalto agregado.

Finalmente la cal hidratada permite alcanzar en las mezclas asflticas altos niveles del

mdulo elstico debido a su efecto de mineral de relleno e incrementa la viscosidad del

asfalto.

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PRACTICA

Se tiene una cantera de piedra caliza que analizada resulta poseer una riqueza de 94.94%

(CaCO3), y la fabrica que pretende explotar la cantera tiene una produccin de 10 ton/dia

de cal viva, su rendimiento del conjunto de operaciones para la fabrica es de 92%.calcular

las toneladas de extraccin por dia de cantera. Calcular calcular el agua necesario para el

cal apagado.

Solucin:

Produccin por dia de cal viva.10ton/dia

Rendimiento de operacin.92%

a) CaCO3 + calor . CaO + CO aire Calculo del peso molecular:

CaCO3 ... 100gr. CaO.56gr 100gr CaCO3.56gr CaO Calculo de toneladas de CaCO3

Si 100ton CaCO3.56ton CaO x..10 ton CaO

X = 10tonCaO 100tonCaCO3

56tonCaO

X=17.857 Ton CaCo3

Riqueza de CaCO3

17.857ton CaCO3/0.9494 = 18.809 Ton CaCO3

Rendimiento de operaciones de fabrica: 18.809 ton CaCo3

0.92 = 20.444 ton CaCO3

b) Calculo de cantidad de agua para el cal apagado CaO + H2O .. Ca(OH)2 + CALOR PM. CaO= 56 PM. H2O = 18

56 ton CaO.18ton H2O 10nton CaO..X

X= 10 ton CaO * 18 ton H2O

56 ton CaO = 3.214 ton H2O

X= 3.214 m3 H2O

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CONCLUSIONES

La cal es muy importante en la construccin por tiene buena trabajabilidad, adherencia y

otras caractersticas que la hacen bueno para morteros, mejoramiento de suelo, etc.

De todos los ingredientes que intervienen en la preparacin de los morteros, es la Cal el

elemento que le da a la mezcla la necesaria trabajabilidad y la importante capacidad de

retencin de agua.

La cal puede ser utilizada en el tratamiento de suelos en varios grados o cantidades

dependiendo del objetivo. Aplicar una mnima cantidad de cal en el suelo, es para secar y

modificar los suelos. Pero antes de comenzar con la tarea de arreglo y construccin de un

nuevo pavimento, se deben desarrollar los planos y modificaciones sobre el terreno.

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BIBLIOGRAFA

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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&Item

id=275

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido_de_calcio

http://www.cal.cat/