Aglomerantes
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. Estos materiales son de vital importancia en la construcción, para formar parte de casi todos los elementos de la misma.
clasificación en general:
Los materiales aglomerantes se clasifican en:
- Aglomerantes aéreos: los que solo endurecen en el aire,dando morteros no resistentes al agua. Comprenden el yeso, la cal y la magnesia.
- Aglomerantes hidráulicos: aquellos que se redurecen en forma pétrea tanto en el agua como en el aire , pertenecen a este grupo la cales hidráulicas y los cementos. Se incluyen las puzolanas, que por si solas no endurecen o fraguan, si se mezclan con cal, dan productos hidráulicos.
-Materiales hidrocarbonados: Lo forman hidrocarburos más o menos líquidos o viscosos, que endurecen por enfriamiento o evaporación de sus disolventes, como el alquitrán y el betún.
Utilidad:
- - 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).
Arcilla
La arcilla es una roca sedimentaria descompuesta, constituida por agregados de silicatos de aluminio hidratados ―procedentes de la descomposición de rocas que contienen feldespato (como el granito)―. Presenta diversas coloraciones según las impurezas que contiene, desde el blanco (cuando es pura) hasta el rojo anaranjado.
Cocida al fuego se convierte en cerámica, y es uno de los medios más baratos de producir objetos de uso cotidiano, y una de las materias primas más utilizadas, aun hoy en día. Ladrillos, vasijas, platos, objetos de arte, e incluso sarcófagos o instrumentos musicales, tales como la ocarina, fueron modelados con arcilla.
clasificación de las arcillas
Las arcillas se pueden clasificar en primarias y secundarias, según cómo se encuentran en la naturaleza.
Arcillas primarias
Las arcillas primarias son las que se encuentran en el mismo lugar en donde se formaron, es decir, no han sido transportadas por el agua o el viento. Son muy raras. Siendo sus principales características las de ser: de color blanco o tirando al gris, poco plásticas y muy puras por lo que no son muy útiles, en su estado primario, para el ceramista.
La única arcilla primaria pura conocida es el caolín, que tiene un grano más grueso y es menos plástico y en estado puro es casi blanco. Otras arcillas primarias se encuentran en Cornwall (Reino Unido), Meissen (Alemania), Limoges (Francia) y en los estados de Georgia, Alabama y Carolina del Sur (Estados Unidos).
Arcillas secundarias
Las arcillas secundarias son las más comunes: se han formado a lo largo de los años separándose de las rocas de origen y sedimentándose, en ocasiones a distancias considerables. Sus características principales son: tienen colores muy diversos, según su composición, desde el rojo al negro, pasando por el amarillo y el gris; en contra de las arcillas primarias, éstas, resultan muy plásticas por lo que resultan fáciles de trabajar y es con la que la mayoría de los ceramistas están identificados y familiarizados. También se les conoce con el nombre de margas.
El agua es el elemento más común que las ha transportado; también el viento y los glaciares lo han hecho. Estos tipos de arcillas son mucho más comunes y se componen de más elementos como mica, hierro, cuarzo y otros minerales procedentes de diferentes fuentes.
propiedades físico-química
Las importantes aplicaciones industriales de este grupo de minerales radican en sus propiedades fisico-químicas. Dichas propiedades derivan, principalmente, de:
- Su extremadamente pequeño tamaño de partícula.
- Su morfología laminar (filosilicatos).
- Las sustituciones isomórficas, que dan lugar a la aparición de carga en las láminas y a la presencia de cationes débilmente ligados en el espacio interlaminar.
Como consecuencia de estos factores, presentan, por una parte, un valor elevado del área superficial y, a la vez, la presencia de una gran cantidad de superficie activa, con enlaces no saturados. Por ello pueden interaccionar con muy diversas sustancias, en especial compuestos polares, por lo que tienen comportamiento plástico en mezclas arcilla-agua con elevada proporción sólido/líquido y son capaces en algunos casos de hinchar, con el desarrollo de propiedades reológicas en suspensiones acuosas.
Por otra parte, la existencia de carga en las láminas se compensa, como ya se ha citado, con la entrada en el espacio interlaminar de cationes débilmente ligados y con estado variable de hidratación, que pueden ser intercambiados fácilmente mediante la puesta en contacto de la arcilla con una solución saturada en otros cationes, a esta propiedad se la conoce como capacidad de intercambio catiónico y es también la base de multitud de aplicaciones industriales.
Superficie específica
La superficie específica o área superficial de una arcilla se define como el área de la superficie externa más el área de la superficie interna (en el caso de que esta exista) de las partículas constituyentes, por unidad de masa, expresada en m2/g.
Las arcillas poseen una elevada superficie específica, muy importante para ciertos usos industriales en los que la interacción sólido-fluido depende directamente de esta propiedad.
Capacidad de intercambio catiónico
Es una propiedad fundamental de las esmectitas. Son capaces de cambiar, fácilmente, los iones fijados en la superficie exterior de sus cristales, en los espacios interlaminares, o en otros espacios interiores de las estructuras, por otros existentes en las soluciones acuosas envolventes.
La capacidad de intercambio catiónico (CEC) se puede definir como la suma de todos los cationes de cambio que un mineral puede adsorber a un determinado pH.
Es equivalente a la medida del total de cargas negativas del mineral. Estas cargas negativas pueden ser generadas de tres formas diferentes:
- Sustituciones isomórficas dentro de la estructura.
- Enlaces insaturados en los bordes y superficies externas.
- Disociación de los grupos hidroxilos accesibles.
Capacidad de absorción
Algunas arcillas encuentran su principal campo de aplicación en el sector de los absorbentes ya que pueden absorber agua u otras moléculas en el espacio interlaminar (esmectitas) o en los canales estructurales (sepiolita y paligorskita).
La capacidad de absorción está directamente relacionada con las características texturales (superficie específica y porosidad) y se puede hablar de dos tipos de procesos que difícilmente se dan de forma aislada: absorción (cuando se trata fundamentalmente de procesos físicos como la retención por capilaridad) y adsorción (cuando existe una interacción de tipo químico entre el adsorbente, en este caso la arcilla, y el líquido o gas adsorbido, denominado adsorbato).
La capacidad de adsorción se expresa en porcentaje de absorbato con respecto a la masa y depende, para una misma arcilla, de la sustancia de que se trate. La absorción de agua de arcillas absorbentes es mayor del 100% con respecto al peso.
Hidratación e hinchamiento
La hidratación y deshidratación del espacio interlaminar son propiedades características de las esmectitas, y cuya importancia es crucial en los diferentes usos industriales. Aunque hidratación y deshidratación ocurren con independencia del tipo de catión de cambio presente, el grado de hidratación sí está ligado a la naturaleza del catión interlaminar y a la carga de la lámina.
La absorción de agua en el espacio interlaminar tiene como consecuencia la separación de las láminas dando lugar al hinchamiento. Este proceso depende del balance entre la atracción electrostática catión-lámina y la energía de hidratación del catión. A medida que se intercalan capas de agua y la separación entre las láminas aumenta, las fuerzas que predominan son de repulsión electrostática entre láminas, lo que contribuye a que el proceso de hinchamiento pueda llegar a disociar completamente unas láminas de otras.
Plasticidad
Las arcillas son eminentemente plásticas. Esta propiedad se debe a que el agua forma una envuelta sobre las partículas laminares produciendo un efecto lubricante que facilita el deslizamiento de unas partículas sobre otras cuando se ejerce un esfuerzo sobre ellas.
La elevada plasticidad de las arcillas es consecuencia, nuevamente, de su morfología laminar, tamaño de partícula extremadamente pequeño (elevada área superficial) y alta capacidad de hinchamiento.
Generalmente, esta plasticidad puede ser cuantificada mediante la determinación de los índices de Atterberg (límite líquido, límite plástico y límite de retracción). Estos límites marcan una separación arbitraria entre los cuatro estados o modos de comportamiento de un suelo sólido, semisólido, plástico y semilíquido
La relación existente entre el límite líquido y el índice de plasticidad ofrece una gran información sobre la composición granulométrica, comportamiento, naturaleza y calidad de la arcilla. Existe una gran variación entre los límites de Atterberg de diferentes minerales de la arcilla, e incluso para un mismo mineral arcilloso, en función del catión de cambio. En gran parte, esta variación se debe a la diferencia en el tamaño de partícula y al grado de perfección del cristal. En general, cuanto más pequeñas son las partículas y más imperfecta su estructura, más plástico es el material.
Tixotropía
La tixotropía se define como el fenómeno consistente en la pérdida de resistencia de un coloide, al amasarlo, y su posterior recuperación con el tiempo. Las arcillas tixotrópicas cuando son amasadas se convierten en un verdadero líquido. Si, a continuación, se las deja en reposo recuperan la cohesión, así como el comportamiento sólido. Para que una arcilla tixotrópica muestre este especial comportamiento deberá poseer un contenido en agua próximo a su límite líquido. Por el contrario, en torno a su límite plástico no existe posibilidad de comportamiento tixotrópico.
usos :
Arcillas comunes
El principal uso de estos materiales arcillosos se da en el campo de la cerámica de construcción (tejas, ladrillos, tubos, baldosas, alfarería tradicional, lozas, azulejos y gres.
Uso al que se destinan desde los comienzos de la humanidad. Prácticamente todas las arcillas son aptas para estos usos, primando las consideraciones económicas.
Son así mismo son utilizadas en la manufactura de cementos, como fuente de alúmina y sílice, y en la producción de áridos ligeros (arcillas expandidas).
Caolín
Se trata de un mineral muy importante desde el punto de vista industrial. Ha sido utilizando desde antiguo para numerosos usos.
En el Siglo XVI adquirió gran fama entre la nobleza la porcelana fabricada a base de pastas cerámicas ricas en caolín. Los principales usos a los que se destina en la actualidad son:
Fabricación de papel
El principal consumidor de caolín es la industria papelera, utilizando más del 50 % de la producción.
En esta industria se usa tanto como carga, como para proporcionarle al papel el acabado superficial o estucado. Para que pueda ser destinado a este uso las especificaciones de calidad requeridas son muy estrictas, tanto en pureza como en color o tamaño de grano.
Cerámica y refractarios
También es importante el uso del caolín en la fabricación de materiales cerámicos (Porcelana, gres, loza sanitaria o de mesa, electrocerámica ) y de refractarios (aislantes térmicos y cementos). Al igual que en el caso del papel las especificaciones requeridas para el uso de caolines en cerámica y refractarios son estrictas en cuanto a pureza y tamaño de grano.
Otros usos
Además se utilizan caolines, en menores proporciones, en otras industrias: como carga más económica sustituyendo a las resinas en pinturas, aislantes, caucho. También como carga de abonos, pesticidas y alimentos de animales. La industria química consume cantidades importantes de caolín en la fabricación de sulfato, fosfato y cloruro de aluminio, así como para la fabricación de zeolita sintética.
A partir del caolín calcinado se obtienen catalizadores y fibras de vidrio. La industria farmacéutica utiliza caolín como elemento inerte en cosméticos y como elemento activo en absorbentes estomacales.
Yeso
Material de color blanco, textura fina y baja dureza que se obtiene por calcinación del sulfato de calcio hidratado o piedra de aljez.
Se obtiene mediante deshidratación, al que puede añadirse en fábrica determinadas adiciones para modificar sus características de fraguado, resistencia, adherencia, retención de agua y densidad, que una vez amasado con agua, puede ser utilizado directamente. También, se emplea para la elaboración de materiales prefabricados.
PROPIEDADES
• Material conglomerante aéreo (material noble)
• Buena estabilidad volumétrica
• Excelente adherencia
• Fraguado rápido y modificable
• Propiedades aislantes: térmicas y acústicas
• Baja transferencia de calor
• Bajo peso
• Bajo costo de producción
• Öptima textura de la superficie endurecida
• Fidelidad de copiado superficial
• Poco solubilidad en agua
• Elemento poroso de baja conductividad
TIEMPO DE UTILIZACION
Para efectos de aplicación, interesa que sea acondicionado con retardadores para
facilitar su puesta en obra, sin afectar las propiedades finales. Los tiempos de
utilización para los yesos hemidratados de uso común y los acondicionados
mediante aditivos modificadores de fraguado son:
PRINCIPALES FACTORES QUE CONDICIONAN LA CALIDAD DE LOS YESOS AGLOMERANTES
La calidad de los yesos aglomerantes pueden valorarse teniendo presente las siguientes características:
Tiempo de utilización, resistencias, secado y expansión diferencial.
En la Tabla siguientes se expresa el intervalo de tiempos de utilización para los yesos blancos de uso común, para los hemihidratos y para los yesos modificados con el empleo de aditivos retornantes de fraguado:
TABLA:
Cuando la medición de fragua se efectúa en la relación agua/yeso que corresponde a lo que se llama“amasado a saturación”.
Las Resistencias.- El valor normalizado de las resistencias se refiere a la flexotracción obtenida a partir de las probetas previamente desecadas a una temperatura no superior a los 45°C, efectuándose su preparación con una relación agua/yeso de 0,8.
Según las clases de yeso y su empleo se pueden establecer unos valores mínimos expresados en la siguiente:
La resistencia a la flexotracción del yeso viene influida por el grado de humedad de las probetas en el momento de su rotura.
En la siguiente figura 1 se aprecia la relación existente, en los ensayos de laboratorio, entre la resistencia a la tracción y el valor de la relación A/Y (agua/yeso), dada en % en abscisas.
Influencia de la calidad de agua en el amasado del yeso en el valor de su resistencia a la flexotracción.
Expansión y contracción diferenciales
Cuando una masa de yeso aglomerante, se mezcla con agua y se endurece, las dimensiones establecidas inmediatamente después del fraguado cambian en función del
tiempo, dando lugar a serias perturbaciones en la puesta en obra de los yesos o de sus productos prefabricados.
Estas variaciones en la dimensión dependen, de una parte de la velocidad de secado y, de otra, de la relación A/Y; también dependen de la composición de fases del yeso aglomerante y muy especialmente de las
condiciones de amasado o “rebatido” a la pasta durante el tiempo de empleo.
La expansión normal del yeso debido a la hidratación a cortos plazos de acuerdo a 20°C y con una humedad relativa del 50%, oscila entre 1 y 1,6 mm. Por cuando se ha empleado una relación A/Y = 0,6.
Otra causa importante de variación de volumen de los aglomerados de yeso es la motivada por el efecto de un eventual rebatido durante la preparación de la pasta.
En conclusión puede afirmarse que el contenido de anhidritas procedentes de la deshidratación a alta temperatura del yeso aglomerante mejora su calidad y resistencia, siendo conveniente conocer “a priori” las
variaciones dimensiones de la calidad de yeso a emplear.
tipos de yesos
- Yeso_blanco
Material de color blanco, textura fina y baja dureza que se obtiene por calcinación del sulfato de calcio hidratado o piedra de aljez.
características técnicas:
- Relación Agua/Yeso 11-18 litros por saco
- Comienzo de fraguado < 15 minutos
- Final fraguado > 20 minutos
- Dureza Shore C: 45
- Resistencia compresión : 2 N/mm2
- Resistencia flexión 2 N/mm2
- Rendimiento 1.5 m2/saco/cm espesor +-5%
aplicaciones :
Por su facilidad de preparación y por su tiempo de trabajo se emplea en usos muy diversos:
- Trabajos de albañilería en general.
- Brillo y elevada blancura.
- Conglomerante auxiliar de obra, acabados tradicionales.
- Apto para la obtención de la flor del yeso para el enlucido final del paramento.
ventajas:
- Sistema de amasado rápido y sencillo.
- Proporciona agarre rápidamente.
- Producto más blanco que otros yesos.
- Elevadas características mecánicas
- Yeso Muerto
Originalmente se le llama yeso muerto a aquel material que ha iniciado el proceso de fraguado pero que nunca termina de endurecer, degenerando en una resistencia muy deficiente. Es consecuencia de una adición excesiva de agua, la inclusión de restos viejos de mezcla o porque el material utilizado ya ha superado la fecha de uso recomendada por el fabricante.
Por extensión, también se llama "yeso muerto" a aquel que ha sufrido los efectos de la humedad excesiva durante un tiempo prolongado, tornándose blando y frágil al tacto, desmenuzándose o deformándose con facilidad.
Síntomas de la patología
Fácilmente se puede identificar con un examen superficial:
- Superficie blanda.
- Desprendimiento total o parcial del material.
- Cambios en la coloración.
- Manchas de humedad
El área afectada por el yeso muerto se caracteriza por ser blanda, consecuencia de la baja adherencia y escasa resistencia características de la patología, lo que termina produciendo el desprendimiento total o parcial de la superficie, muchas veces sin la acción mecánica de ningún otro elemento.
Cambios en la coloración, manchas de humedad, abolladuras y grietas son síntomas que indican que el material no ha alcanzado la resistencia ideal, consecuencia de una sobrehidratación de la mezcla o de que el área ha sido afectada directamente por un exceso de humedad.
- Yeso Negro
El "yeso negro" es una variedad de yeso de menor calidad y bajo precio, de un característico color gris que es consecuencia, entre otras cosas, de los residuos que producen los humos y cenizas de los combustibles empleados en el proceso de calcinación, que se hace directamente.
Contiene un mínimo de 50% de sulfato cálcico hemihidrato mezclado con una gran cantidad de impurezas y residuos, las cuales le proporcionan el color oscuro que lo caracteriza.
Uso en la obra
El yeso negro se emplea en zonas de la obra que no quedarán expuestas o que serán recubiertas con otros materiales, principalmente en trabajos de albañilería:
- Como pasta de agarre para la ejecución de tabiquería, principalmente interior.
- Como cierre de rozas y pequeños huecos.
- Como pasta para recibir marcos de puertas y ventanas, apliques de electricidad, etc.
- Como mortero para el guarnecido de tabiques y muros.
Guarnecido de yeso negro
Se llama guarnecido al revestimiento que forma la primera capa aplicada sobre los tabiques y muros interiores de una edificación a fin de nivelar la superficie y prepararla para aplicar los acabados y revestimientos finales, como el enlucido.
Su propósito es mejorar el aislamiento acústico y térmico de los muros interiores, así como añadir resistencia al fuego, a la vez que eliminar las irregularidades.
El uso de yeso negro para guarnecidos es casi generalizado.
El principal propósito de esta primera capa de friso es eliminar las irregularidades de la superficie y prepararla para recibir una capa final, con yeso o un enlucido de mejor calidad.
- Escayola
La escayola es un yeso industrial de alta calidad, blanco y de grano muy fino, que tiene una pureza superior al 87%, compuesto principalmente de sulfato de calcio y agua (2/1) junto con restos de aljez y anhidrita en fase III. Su nombre deriva de la palabra italiana scaglióla, que es una piedra blanca muy parecida al talco.
Se utiliza con frecuencia para crear molduras decorativas y paneles a escala industrial, a menudo reforzados con fibras. Dichas molduras son conocidas en el mundo de la construcción con el mismo nombre del material.
Se diferencia del yeso convencional en que posee una granulometría mucho mas fina y mayor pureza de aljez (superior al 70%), dando por resultado un material que requiere menos agua y genera una superficie mucho menos porosa, que se seca rápidamente.
Algunos fabricantes añaden a la escayola aditivos químicos especiales con el propósito de regular el fraguado, la plasticidad y la capacidad de retener agua, mejorando la trabajabilidad del material en estado fresco.
Ventajas y desventajas de la escayola
Al igual que el yeso, la escayola destaca por ser un material con excelentes propiedades de aislamiento acústico y térmico, lo que favorece la regulación ambiental y el confort en los espacios.
Es resistente al fuego, y ofrece una resistencia a la humedad superior a la del yeso convencional. Es un producto ecológico, no tóxico y durable. Los paneles y molduras fabricados con escayola son livianos, fáciles de instalar o desmontar y pueden ser pintados.
La principal desventaja es que en exceso de humedad se deteriora rápidamente, por lo que no es aconsable su uso en ambientes exteriores o expuestos al agua. Por esta razón, en locales donde se presenta humedad por capilaridad es necesario aplicar una superficie que proporcione aislamiento.
Uso de la escayola: paneles y molduras
Molduras (conformado): Uno de los usos mas extendidos de la escayola es la producción de molduras decorativas, fabricadas en planta o en taller, utilizando un molde especial en el que se vacía el material y se deja fraguar hasta que endurezca. El resultado es un elemento de apariencia pétrea que una vez trasladado al sitio de la obra se ensambla en pocos pasos. Hoy en día es una actividad que se realiza a escala industrial, proporcionando columnas, bustos, molduras y hasta mobiliario con fines decorativos u ornamentales. En los casos en los que se emplea con este propósito es necesario subrayar que su fin es meramente ornamental.
Planchas o paneles: los paneles de escayola son un tipo de tabiquería industrializada que se ensambla en la obra utilizando cola (pegamento) y que se traban en las esquinas para proporcionar mayor soporte. Se alinean y nivelan en la obra utilizando yeso o plomada.
Puzolanas
Las puzolanas pueden reemplazar de 15 a 40% del cemento portland sin reducir significativamente la resistencia del concreto.
La mayoría de materiales puzolanicos descritos aquí son subproductos de procesos industriales o agrícolas, que son producidos en grandes cantidades, constituyendo un problema de desperdicio, si permanecen sin utilizar. Incluso si no hubiera otros beneficios, sólo este aspecto justificaría un incremento del empleo de estos materiales. Comparado con la producción y empleo del cemento portland, estos materiales contribuyen a ahorrar costos y energías, ayudan a reducir la contaminación ambiental y, en la mayoría de los casos, mejoran la calidad del producto final.
clasificacion de Puzolanas
Básicamente hay dos tipos de puzolana, llamadas puzolanas naturales y artificiales.
1. Las puzolanas naturales: esencialmente son cenizas volcánicas de actividades volcánicas geológicamente recientes.
Puzolanas naturales:
• Materias de origen volcánico
• Materias sedimentarias de origen animal o vegetal.
2. Las puzolanas artificiales: son el resultado de diversos procesos industriales y agrícolas, generalmente como subproductos. Las puzolanas artificiales más importantes son arcilla cocida, cenizas de combustible pulverizado (pfa), escoria de altos hornos granulada y molida (ggbfs) y ceniza de cascara de arroz (RHA).
Puzolanas artificiales:
• Materias tratadas (tratamiento térmico 600 y 900°C.
• Subproductos de fabricación industrial
• Cenizas volantes
• Humo de sílice
• Arcilla naturales (subproductos de la industria del ladrillo cocido)
• Ceniza de cascarilla de arroz
• Escorias granuladas de industrias metálicas no ferrosas
VENTAJAS DE LAS PUZOLANAS
En general, las ventajas de todo orden que pueden obtenerse de los cementos puzolánicos son las señaladas en la tabla :
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