YESOS Y CALES

Introducción

Se trata de materiales de construcción, entendiendo por esta denominación a todos los productos naturales o artificiales que sirven para levantar, asegurar o terminar obras, partes de obras, muros, puentes, carreteras, etc. Pertenecen al grupo de los conglomerantes. Tienen la capacidad de fraguar uniendo fragmentos de una o varias sustancias y dar cohesión al conjunto por transformaciones químicas en su masa que originan nuevos compuestos.

Estas características de los conglomerantes se ven favorecidas al preparar morteros, es decir, mezclas de uno o dos conglomerantes y arena. Amasada con agua, la mezcla da lugar a una pasta plástica o fluida que después fragua y endurece a consecuencia de procesos químicos que en ella se producen. El mortero se adhiere a las superficies más o menos irregulares de los ladrillos o bloques y da al conjunto cohesión y resistencia a la compresión. Los morteros se denominan según el conglomerante utilizado: mortero de cal, de yeso o de cemento (concreto). Aquellos en los que intervienen dos conglomerantes reciben el nombre de morteros bastardos.

Cales Se clasifican, según su composición química y distinto comportamiento con respecto al agua y a los agentes atmosféricos, en aéreas e hidráulicas. Se obtienen a partir de la piedra caliza o de la calcárea.

PIEDRA CALIZA Y PIEDRA CALCÁREA Son variedades compactas del carbonato de calcio. La piedra calcárea se debe a la precipitación del CaCO3 en aguas ricas en bicarbonato de calcio por pérdida de CO2.

Ca(HCO3)2 ------> CaCO3 + CO2 + H2O

La piedra caliza se formó con caracoles, conchillas y restos de los caparazones de organismos acuáticos que se depositaron en el fondo de los mares. Se presentan en la naturaleza acompañadas por diversas impurezas, de las cuales las más comunes son: la arcilla (silicato de aluminio hidratado, 2SiO2.Al2O3.2H2O impurificado por óxidos de hierro), el carbonato de magnesio (MgCO3) y sustancias bituminosas1

Piedra caliza Piedra calcárea

El impurificado con MgCO3 recibe el nombre de calcáreo dolomítico y con arcillas, “margas”. Dependiendo del contenido en arcilla las calizas se clasifican en: • Ordinarias (%CaCO3>95%). • Arcillosas (%arcilla<10%). • Margosas (%arcilla 10-25%). • Margas (%arcilla 25-50%).

Cales aéreas Son aquellas que fraguan solo en contacto con el aire. Comercialmente se conocen como cal viva. Fabricación industrial

Se obtienen por la cocción de la piedra caliza o calcárea. La acción del calor produce la descomposición del carbonato de calcio de acuerdo con la siguiente reacción:

CaCO3 -----------> CaO + CO21000-1100°C

Este proceso se lleva a cabo en hornos que pueden ser de dos tipos: intermitentes o continuos. Es en estos hornos que son verticales, donde la temperatura alcanza los 1200°C produciéndose la transformación del carbonato de calcio a óxido de calcio.

Hornos intermitentes: están hechos de ladrillos continuos. Los trozos de piedra se ingresan por la parte superior acumulándose de mayor a menor (formándose una bóveda con las de mayor tamaño). Una vez que las piedras se presentan porosas (50 hs. aprox.), por los gases de la combustión que circulan entre ellas provocando la descomposición, se deja enfriar y se extrae la cal formada por la parte inferior del horno.

Hornos continuos: poseen una chapa que recubre la estructura de ladrillos. Mediante equipos apropiados (por ejemplo, elevadores) se mueven mecánicamente la materia prima y la cal obtenida de manera que la producción sea ininterrumpida, es decir, a medida que se extraen porciones de cal se agregan nuevas porciones de piedra.

Características de la cal viva Conserva casi siempre las impurezas de la piedra caliza (arcilla, hierro, etc.), lo que le da un ligero tinte amarillento. También aparecen a veces trozos de color grisáceo debido al contacto con el combustible (hullas secas, coke de hulla o de petróleo o leña de quebracho) o los productos de la combustión. La impureza que la desvaloriza es el óxido de magnesio que, en la proporción de 6 a 8 % inutiliza una parte de la cal y en un 20 % la hace completamente inservible. Las cales con un 10% de MgO se llaman cales magras y no resisten más de dos volúmenes de arena. De acuerdo con el porcentaje de óxido de calcio las cales vivas de clasifican en dos variedades. Cales Grasas: son las más blancas, fabricadas con piedras calizas de gran pureza, que en presencia de agua reaccionan con fuerte desprendimiento de calor. Cales Magras: son más amarillentas, más impurificadas con óxido de magnesio, que en presencia de agua reaccionan con poco desprendimiento de calor.

NOTA: el MgO es un material refractario, no sufre hidratación ni carbonatación atmosféricas. Las cales aéreas, en general, necesitan 21 días para alcanzar su mayor resistencia a los agentes atmosféricos y sobre todo al agua.

Apagado de la cal 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. Esta precaución se toma para evitar la carbonatación y el tiempo es necesario para impedir que lleguen a la mezcla trozos de cal viva que producen ampollas en el material (por ejemplo, en el revoque). 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. Expendio

La cal viva se vende en trozos, sobre vagón o al detalle. Para ciertas obras en las que no hay comodidades para apagar la cal, se venden cales en pasta preparadas apagando cal viva y envasándolas en tambores de más o menos 200 kg.

Usos

La casi totalidad de las cales es consumida por la construcción, si bien tienen otros usos industriales: La depilación de pieles en las curtiembres La potabilización del agua. La depuración de melazas azucareras La fabricación de otros compuestos de calcio.

Cales hidráulicas Son aquellas que fraguan tanto en contacto con el aire como en el agua. Fabricación (según Cementos Avellaneda S.A.) Se obtienen por cocción de calcáreas o calizas con alto porcentaje de arcillas y sílice, siendo posible el agregado de arcilla si el contenido en la materia prima es insuficiente. La piedra caliza, una vez clasificada, es transportada por medio de una cinta hasta los depósitos.

El tamaño de las piedras varía entre 50 mm y 100 mm y el tenor de carbonatos es de 88 %, aproximadamente. Las rocas calcáreas y el coque son volcados en los hornos por vagonetas automáticas. En los hornos verticales, donde la temperatura alcanza los 1200°C, se producen dos reacciones: una primera de transformación del carbonato de calcio a óxido de calcio; y una segunda en la cual este óxido se combina con la sílice y la alúmina para formar compuestos de silicatos y aluminatos de calcio. El proceso de molienda es, desde el punto de vista tecnológico, el más avanzado y consiste en una prensa de rodillos, en línea con el sistema de dispersión. Las partículas de mayor tamaño reingresan al molino hasta alcanzar el objetivo. La cal viva pasa a través de la apagadora, donde se mezcla con el agua para promover la formación del hidróxido de calcio. El control de la humedad se realiza cada hora. Una vez producida la mezcla íntima en las apagadoras, la cal se almacena durante 24 horas. El apagado de la cal produce un aumento de temperatura y volumen. Así, a continuación, se determina la humedad para verificar el funcionamiento de las apagadoras.

Despacho de cal hidráulica

El producto se envía a los silos, desde donde se alimentan las máquinas embolsadoras. De las muestras extraídas se efectúan ensayos para constatar la correcta calcinación e hidratación, y se verifica el cumplimiento de la norma IRAM2. La cal hidratada se expende, generalmente, en bolsas de papel impermeable de 40 kilos.

Características de la cal hidráulica. Ventajas sobre la cal aérea La característica principal de este tipo de cales es la endurecerse rápidamente, evitando el inconveniente que presentan las cales aéreas del largo tiempo que necesitan para adquirir consistencia. Por otra parte, las cales aéreas despiden lentamente el agua que resulta de la combinación del Ca (OH)2 con el CO2 del aire, lo cual hace inhabitables los locales recién construidos por la humedad.

Ca (OH)2 + CO2 ------> CaCO3 + H2O

Yesos Se denomina yeso, en el comercio, a la piedra yesífera natural y al producto elaborado que se obtiene por la deshidratación parcial de la primera (yeso cocido).

PIEDRA YESÍFERA NATURAL

También se la denomina yeso crudo. Está constituida por CaSO4.2H2O. Está generalmente asociada a la caliza debido a la acción del ácido sulfúrico proveniente de zonas volcánicas sobre la caliza por la siguiente reacción:

CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + CO2 + H2OSe presenta en forma de cristales de gran tamaño o en masas granulosas cristalinas de color blanco cuando es puro y más o menos amarillento o pardusco cuando viene impurificado por arcilla, óxido férrico, arena, carbonato de calcio y también sustancias bituminosas.

Usos

En la construcción, yesos negros y blancos, para ejecución de cielorrasos, paredes, etc. Los primeros para “engrose” y los blancos, para terminación. Para moldear o modelar: yeso París y americano. Yesos para usos medicinales: yeso para fracturas, yeso dental. Elaboración de abonos en agricultura.

Fabricación Básicamente, consiste en la deshidratación parcial de la piedra yesífera según la siguiente reacción

2 CaSO4.2H2O ---------> 2 CaSO4.H2O + 3 H2O130 °C

O bien, CaSO4.1/2H2O (hemihidratado)

Si la cocción sigue adelante, al pasar los 280 °C la deshidratación es total y el producto resultante (CaSO4) no tiene la capacidad de fraguar.

El método de fabricación varía según el uso que va a dársele al yeso terminado: Para los destinados a la construcción (negro o blanco), la piedra de yeso crudo procedente de las canteras se somete a la acción del calor y una vez terminado este proceso se continúa con la molienda. En el caso de yesos para modelar y moldear, se recurre a materia prima de alta pureza la cual se muele previamente a la deshidratación. De esta manera, el polvo

se somete a la acción del calor. Una vez frío, se almacena en silos. La cocción puede realizarse en hornos giratorios o en una caldera, cuyo diámetro aproximado es de dos metros y posee en el interior unas paletas giratorias que hacen de amasadoras y rascadoras. Esta caldera cubre la parte superior de un hogar, alimentado normalmente con carbón de hulla. NOTA: En el caso de yesos para moldear y modelar es muy importante que la materia prima no entre en contacto con los productos de la combustión.

Variedades según temperatura de trabajo Calentando el yeso natural a temperaturas mayores 800°C comienza a desprenderse SO3 y se forma CaO, según

CaSO4 -------------> CaO + SO3>800 °C

Como se vio en el tema CALES, el CaO reacciona con la arcilla que impurifica la materia prima formando silicatos y aluminatos de calcio. Este yeso en estado finamente molido absorbe agua lentamente y fragua formando una masa muy resistente por formación del hidrato y de Ca(OH)2 que forma cristales uniendo las partículas de silicato cálcico y el Al(OH)3 que precipita llenando los poros del producto, dando por resultado una masa más compacta, según la siguiente reacción:

CaSO4 + Ca3(AlO3)2 + 8 H2O --------> CaSO4.2H2O + 3Ca(OH)2 + 2 Al(OH)3

Por último, por supuesto, se produce la carbonatación del hidróxido de calcio. Se dice, entonces, que el yeso comienza a adquirir hidraulicidad. Esto es, mayor rapidez de fraguado pudiendo producirse debajo del agua. Teniendo en cuenta este efecto, podemos decir, que el óxido de calcio (cal) actúa como acelerador del fraguado al igual que el agregado de Na2SO4 y Na2CO3.

Fraguado del yeso Se produce con un aumento de volumen del 1% entre 5 y 15 minutos después de habérsele agregado agua. Según la utilidad que se le quiera dar se retarda o acelera. Como retardadores se utilizan sustancias de carácter coloidal (ej.: cola) que impiden la cristalización inicial en una o dos horas. Para el caso que se quiera acelerar el fraguado, como se menciona anteriormente, se recurre al agregado de CaO, Na2SO4 y Na2CO3