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“Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación”

CURSO : Química Aplicada

TEMAS:

Aglomerantes: Cal, Yeso y Arcilla

INTEGRANTES:     

Hinostroza Crispin Carlos Infante Torrealva Ahsllie Aroní Bizarra Jonathan Alarcón Andrés Alexander Pariona Quelca Julio César

CICLO: I

SECCIÓN: “C”

AGLOMERANTES 1. AGLOMERANTES Son aquellos materiales que son capaces de producir adhesión para unirse a otros materiales y cohesión para adquirir resistencia mecánica. Es decir, los materiales aglomerantes luego de unirse a otros materiales, se unen entre si y adquieren resistencia mecánica después de un cierto proceso. Estas propiedades se logran mediante procesos físicos y químicos. Los materiales aglomerantes actuales utilizan en su mayoría procesos químicos para lograr sus propiedades. Esto le ofrece las siguientes ventajas:     

Mayor resistencia mecánica Durabilidad Rapidez en alcanzar las propiedades finales Moldeables Trabajables

La reacción química de un aglomerante tiene dos fases: Fraguado Es la transformación del aglomerante de estado pastoso a estado sólido

Endurecimiento Es el aumento de la resistencia mecánica

El tiempo que tarda estas dos fases depende directamente del material utilizado y las condiciones externas tales como la humedad y la temperatura. 2. CLASIFICACIÓN AGLOMERANTES AÉREOS Necesitan contacto con el aire para la reacción química. Ejemplo: La cal aérea, el yeso y el cemento de contacto AGLOMERANTES HIDRÁULICOS Realizan la reacción química en contacto con el agua. Ejemplo: El cemento y la cal hidráulica. 3. LA CAL Es un material aglomerante compuesto principalmente por Óxido de calcio. Su origen es la roca calcárea que se encuentra en la naturaleza

4. CLASIFICACIÓN DE LA CAL Podemos clasificarla de dos maneras: Primera clasificación Cal viva Cal apagada

Segunda clasificación Cal aérea Cal hidráulica

Primera clasificación Cal viva Reacciona violentamente al contacto con el agua, elevando su temperatura a 150 °C, haciéndola muy peligrosa. Aumenta su volumen al doble por lo que no puede ser usado en construcción ya que se corre el riesgo de desprendimiento del lugar en donde uno la haya puesto.

Cuando la cal viva acaba su proceso de hidratación se convierte en cal apagada Cal apagada (En pasta)

Cal apagada (En polvo) Es el resultado de haber rociado la cal viva con una lluvia de agua en cantidad exacta. El agua paga toda la cal y se evapora totalmente. Es la forma más común d obtenerla en los mercados.

Segunda clasificación Cal aérea Es principalmente hidróxido de calcio. Reacciona ante el contacto con el agua y la presencia de aire. Puede tener la forma de pasta o polvo. Se utiliza por lo general para hacer revoques finos tapando el revoque grueso

Cal aérea Compuesta por carbonato de calcio, hidróxido de calcio e impurezas, principalmente arcilla diseminada (un 5% aproximadamente). Se utiliza en tareas donde la cal no tendrá contacto directo con el aire

Por lo general se utiliza en revoques gruesos y en mampostería

Se comercializa en bolsas de papel de tres pliegos de 20 Kg o 25Kg

PROPIEDADES DE SU USO Provienen de su uso     

Mezcla para levantar muros Contrapisos (base para pisos) Revoque (revestimiento) de muros Se usa siempre mezclada con arena Según su resistencia mecánica existen 3 tipos de cales:  Cal clase A: Resistencia mecánica a los 7 días: 15 kg/cm 2  Cal clase B: Resistencia mecánica a los 7 días: 10 kg/cm 2  Cal clase C: Resistencia mecánica a los 7 días: 5 kg/cm 2



La mezcla con arena es porosa. Quedan espacios vacíos entre el grano de cal y la arena



La ventaja del uso de la cal consiste en que permite eliminar totalmente el vapor de agua del interior del muro



La desventaja del uso de la cal consiste en que permite el ingreso de agua de lluvia o del suelo al muro

 

La transmitancia térmica es moderada La mezcla con arena debe ser totalmente homogénea (homogeneidad).



Esto garantiza la mayor resistencia mecánica de la mezcla La sutileza es una característica importante y consiste en la finura del grano de cal. Cuanto más fino es el grano de cal, se obtendrá mayor resistencia mecánica y mayor trabajabilidad de la mezcla RAZONES PARA SU USO ECONÓMICAS La bolsa de cal es mucho más barata que la del cemento TRABAJABILIDAD DE LA MEZCLA La mezcla con cal es mucho más fácil de trabajar en obra que la de cemento TERMINACIONES DE REVOQUES Los revoques hechos con cal no se fisuran (agrietan). LOS MUROS RESPIRAN Los revoques con cal permiten que la humedad de los muros sea eliminada y no se acumule dentro de ellos

5. LA ARCILLA El término arcilla se usa habitualmente con diferentes significados: 

Desde el punto de vista mineralógico, engloba a un grupo de minerales (minerales de la arcilla), filosilicatos en su mayor parte, cuyas propiedades físico-químicas dependen de su estructura y de su tamaño de grano, muy fino (inferior a 2 m).



Desde el punto de vista petrológico la arcilla es una roca sedimentaria, en la mayor parte de los casos de origen detrítico, con características bien definidas. Para un sedimentólogo, arcilla es un término granulométrico, que abarca los sedimentos con un tamaño de grano inferior a 2 m.



Para un ceramista una arcilla es un material natural que cuando se mezcla con agua en la cantidad adecuada se convierte en una pasta plástica. Desde el punto de vista económico las arcillas son un grupo de minerales industriales con diferentes características mineralógicas y genéticas y con distintas propiedades tecnológicas y aplicaciones.



Por

tanto,

el

término

arcilla

no

sólo

tiene

connotaciones

mineralógicas, sino también de tamaño de partícula, en este sentido se consideran arcillas todas las fracciones con un tamaño de grano inferior

a

2 m.

Según

esto

todos

los

filosilicatos

pueden

considerarse verdaderas arcillas si se encuentran dentro de dicho rango de tamaños, incluso minerales no pertenecientes al grupo de los filosilicatos (cuarzo, feldespatos, etc.) pueden ser considerados partículas arcillosas cuando están incluidos en un sedimento arcilloso y sus tamaños no superan las 2 m. 

Las arcillas son constituyentes esenciales de gran parte de los suelos y sedimentos debido a que son, en su mayor parte, productos finales de la meteorización de los silicatos que, formados a mayores presiones y temperaturas, en el medio exógeno se hidrolizan.

PROPIEDADES FISICO-QUÍMICAS 

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 (inferior a 2 m). 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.

ARCILLAS INDUSTRIALES 

Hoy en día las arcillas comerciales, aquellas que sirven como materia prima industrial figuran entre los recursos minerales más importantes, tanto por el volumen explotado como por el valor de la producción. Un 90 % de la producción se dedica, preferentemente a la fabricación de materiales de construcción y agregados. Sólo un 10 % se dedica a otras industrias (fabricación de papel, caucho, pinturas, absorbentes, decolorantes, arenas de moldeo, productos químicos y farmacéuticos, agricultura, etc.)



En general al primer tipo (las que se utilizan en construcción) se las denomina arcillas cerámicas, arcillas para la construcción o arcillas comunes, son arcillas compuestas por dos o más minerales de la arcilla, generalmente ilita y esmectita, con importantes cantidades de otros minerales que no son filosilicatos (carbonatos, cuarzo...).

Se

utilizan

para

la

fabricación

de

materiales

de

construcción y agregados. 

Al segundo tipo se las denomina arcillas especiales, son arcillas constituidas fundamentalmente por un sólo tipo de mineral de la arcilla,

y

sus

propiedades

dependen

esencialmente

de

las

características de ese mineral. Estas, a pesar de ser mucho menos importantes en volumen, suponen más del 70 % del valor de las arcillas comerciales, y son objeto de comercio internacional. 

Las arcillas especiales se pueden dividir en caolines y arcillas caoliníferas, y bentonitas, sepiolita y paligorskita:

CAOLINES Y ARCILLAS CAOLINÍFERAS 

Un caolín es una roca que contiene una cierta proporción de minerales del grupo de caolín, que puede ser económicamente extraída y concentrada. Se trata, generalmente, de una arcosa o

arena caolínifera, granito o gneis caolinitizado, que es necesario procesar para enriquecer en minerales del grupo del caolín.



La arcilla caolinífera es también un caolín en sentido amplio. Igualmente, se trata de una arcilla compuesta, fundamentalmente, de minerales del grupo del caolín. Esta no se procesa, se usa tal cual, e inicialmente los porcentajes en minerales del grupo del caolín son más altos que en el caolín (>50%). Cuando el caolín se usa para cerámica blanca recibe la denominación de China Clay.



El caolín, tal como se obtiene en una explotación mineral (caolín bruto/todo uno) posee un contenido variable de caolinita y/o halloysita que, a veces no llega al 20 %, además suele tener cuarzo, feldespatos, micas, y, dependiendo de la roca madre otro tipo de minerales accesorios. Para concentrar el mineral es preciso someterlo a diferentes procesos que eleven el contenido en filosilicatos por encima del 80 %. El producto final, generalmente, recibe el nombre de caolín lavado.



Como la caolinita tiene un tamaño de partícula muy pequeño, el lavado de las fracciones groseras conduce a un material con alto contenido en caolinita. Es evidente que cuanto mayor sea el

contenido en fracciones finas del caolín bruto, mayor será también el porcentaje en caolinita. Un caolín comercial de alta calidad apenas deberá tener partículas superiores a las 20 m, lo que garantizaría una riqueza en caolinita superior al 80%. 

Otro término utilizado para arcillas especiales, con un indudable significado industrial, es el de arcillas refractarias: Arcillas caoliníferas utilizadas para la fabricación de materiales cerámicos refractarios.



Dentro de este grupo pueden incluirse las denominadas ball-clays, o arcillas caoliníferas plásticas y dispersables en agua, que son grises o negras pero que cuecen blanco. Son los materiales más interesantes para la fabricación de cerámica blanca de gran calidad. Las fire-clays o arcillas refractarias propiamente dichas, suelen tener óxidos de hierro, lo que hace que no cuezan blanco. Las flint-clays o arcillas caoliníferas

duras,

carentes

de

plasticidad

se

utilizan

fundamentalmente para la fabricación de refractarios silicoaluminosos. Por último las Tonsteins (Underclays), son muy similares a las flintclays, son niveles volcánicos. BENTONITA 

Una bentonita es una roca compuesta esencialmente por minerales del grupo de las esmectitas, independientemente de cualquier connotación genética.



Los criterios de clasificación utilizados por la industria se basan en su comportamiento y propiedades fisico-químicas; así la clasificación industrial más aceptada establece tipos de bentonitas en función de su capacidad de hinchamiento en agua:



Bentonitas altamente hinchables o sódicas



Bentonitas poco hinchables o cálcicas



Bentonitas moderadamente hinchables o intermedias



El término fuller'earth, también conocidas en español como tierras de batán, los ingleses lo usan para denominar a arcillas constituidas fundamentalmente por montmorillonita con Ca como catión de

cambio, mientras que los americanos se lo dan a arcillas paligorskíticas. A las bentonitas cálcicas que los ingleses denominan fuller'earth los americanos las llaman bentonitas no hinchables.

6. APLICACIONES INDUSTRIALES Desde el punto de vista industrial, la mayor parte de las aplicaciones no requieren especificaciones estrictas en cuanto a composición química (composición de las capas tetraédrica y octaédrica). Sin embargo, en el caso de las bentonitas si tiene importancia el quimismo del espacio interlaminar y sus propiedades fisico-químicas. 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).

CAOLIN 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 Al, así como para la fabricación de ceolitas sintéticas. 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.

7. EL YESO

La

roca

natural

denominada aljez (sulfato

de

calcio

dihidrato:

CaSO4·2H2O), mediante deshidratación, al que puede añadirse en fábrica determinadas adiciones de otras sustancias químicas 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. El yeso, como producto industrial, es sulfato de calcio hemihidrato (CaSO4·½H2O), también llamado vulgarmente "yeso cocido". Se comercializa molido, en forma de polvo. Una variedad de yeso, denominada alabastro, se utiliza profusamente, por su facilidad de tallado, para elaborar pequeñas vasijas, estatuillas y otros utensilios Elaboración En estado natural el aljez, piedra de yeso o yeso crudo, contiene 79,07 % de sulfato de calcio anhidro y 20,93 % de agua y es considerado una roca sedimentaria, incolora o blanca en estado puro, sin embargo, generalmente

presenta

impurezas

que

le

confieren

variadas

coloraciones, entre las que encontramos la arcilla, óxido de hierro, sílice, caliza, vermiculita, etc. En la naturaleza se encuentra la anhidrita o karstenita, sulfato cálcico, CaSO4, presentando una estructura compacta y sacaroidea, que absorbe rápidamente el agua, ocasionando un incremento en su volumen hasta de 30 % ó 50 %, siendo el peso específico 2,9 y su dureza es de 2 en la escala de Mohs. También se puede encontrar en estado natural la bassanita, sulfato cálcico hemihidratado, CaSO4·½H2O, aunque raramente, por ser más inestable. Proceso Productivo Del Yeso

1.- Canteras. 2.- Trituración de la materia prima. 3.- Almacenado en silos de la materia prima. 4.- Horno de cocción. 5.- Molienda del yeso fabricado. 6.- Almacenado en silos del yeso fabricado. 7.- Zona de carga directa del yeso en camiones cisterna. 8.- Zona de ensacado automático del yeso. Proceso El yeso natural, o sulfato cálcico bihidrato CaSO4·2H2O, está compuesto por sulfato de calcio con dos moléculas de agua de hidratación. Si se aumenta la temperatura hasta lograr el desprendimiento total de agua, fuertemente combinada, se obtienen durante el proceso diferentes yesos empleados en construcción, los que de acuerdo con las temperaturas crecientes de deshidratación pueden ser: Fabricación del Yeso A continuación se muestra el proceso de fabricación del yeso. EXTRACCIÓN El sulfato de calcio dihidratado se extrae de las minas. El tamaño de las piedras puede ser de hasta 50 cm de diámetro.



SELECCIÓN DE LA MATERIA PRIMA Se hace una minuciosa selección de la piedra de yeso natural, posteriormente se almacena para su uso en el proceso de calcinación dependiendo del tipo de yeso a fabricar.



CALCINACIÓN Una vez seleccionado el yeso crudo, se somete a una deshidratación parcial con una técnica de calcinación a altas presiones con un riguroso control de tiempo y temperatura, obteniendo cristales de mínima porosidad y forma regular, que permitirán producir modelos de gran dureza y resistencia. La estructura y propiedades del producto final dependen directamente de las condiciones de calcinación empleadas.



TRITURACIÓN La primera trituración, reduce el tamaño de las piedras para facilitar su manejo a una dimensión inferior a 15 cm, la segunda trituración por medio de quebradoras permite reducir el tamaño de las piedras de 4 a 5 cm.



MOLIENDA Y CRIBADO La operación posterior a la trituración es la molienda, el yeso calcinado es llevado a tolvas que dosifican la cantidad de material proporcionado a los molinos. La proporción y distribución de los tamaños de partícula es un factor determinante con respecto a las propiedades del producto.



PRESENTACIÓN Se fabrica en colores azul, roza, verde menta, ocre y blanco. Se envasa en cubeta de polietileno de cierre hermético con 25 Kg, envasados en bolsas de polietileno de 1 Kg ó cajas de cartón reforzado conteniendo 10 bolsas de 1 Kg.



MEZCLADO Una vez que el yeso alfa está finamente molido, se ajustan los detalles con aditivos para que el producto responda a las necesidades del cliente en lo que se refiere a tiempo de fraguado, viscosidad, porosidad, resistencia mecánica, expansión de fraguado, color, entre otros factores.



PRUEBAS DE ESTUDIO Las pruebas y experimentos de laboratorio se llevan a cabo en etapas de producción para cada lote, para garantizar que todos los productos cumplan las estrictas especificaciones requeridas antes de ser envasados y expedidos.



ALMACENAMIENTO Se selecciona el empaque correcto para cada uno de los productos, ofreciendo envasado de óptima protección que mantenga la calidad del producto durante todo su trayecto hasta llegar al usuario final.

Usos

Es

utilizado

profusamente

en

construcción

como

pasta

para guarnecidos, enlucidos y revoques; como pasta de agarre y de juntas. También es utilizado para obtener estucados y en la preparación de superficies de soporte para la pintura artística al fresco. Se usa como aislante térmico, pues el yeso es mal conductor del calor y la electricidad. En la fabricación de cemento. Prefabricado, como paneles de yeso (Dry Wall o Sheet rock) para tabiques, y escayolados para techos. Dentro de sus aplicaciones están: 

Construcción debido a sus excelentes propiedades bioclimáticas, de aislamiento y regulación higrométrica, mecánicas y estéticas se utiliza en guarnecidos, enlucidos, prefabricados y relieves arquitectónicos, proporcionando bienestar y comodidad. Esencial como agente retardante en la producción de cemento.



Agricultura para mejorar las tierras de cultivo, como abono y desalinizador.



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



Industria química y farmacéutica como fuente de calcio, componente en medicamentos y lápices labiales.



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



El yeso se encuentra abundantemente en la naturaleza, no es toxico, respetuoso con el medio ambiente y sus residuos son biodegradables; esto entre otras características lo hacen un material natural y ecológico. Por lo tanto dentro del gran auge que tiene hoy día las construcciones verdes (Green Buildings), el yeso es uno de los componentes que nos ayudara a darle a nuestras construcciones esta categoría.

Propiedades y Beneficios. 

Por sus excelentes cualidades higrométricas el yeso es el más eficaz y natural regulador de la humedad ambiental en los interiores de las edificaciones. Absorbe la humedad excesiva y la libera cuando hay sequedad.



La utilización de yeso en los revestimientos interiores de las edificaciones puede aumentar en un 35% la capacidad de aislamiento térmico frente a construcciones no revestidas.



Debido a su elasticidad y estructura finamente porosa, el yeso ofrece una excelente capacidad de insonorización. Disminuye ecos y reverberaciones, mejorando las condiciones acústicas de las edificaciones.



El yeso es completamente incombustible y resistente al fuego. Al exponerse al calor se produce una gradual liberación del agua de

cristalización en forma de vapor que retrasa la elevación de temperatura absorbiendo el calor, sin emanar gases tóxicos que son la principal causa de accidentes fatales en la mayoría de incendios. 

El yeso, debido a su excelente plasticidad y moldeo, posee infinidad de posibilidades en decoración. Es compatible con casi todos los elementos de decoración: papel, tapíz, madera, pintura, texturizados, etc.



La blancura natural del yeso conforma el soporte más adecuado para aplicar cualquier tipo de acabado posterior, tanto en blanco como en otros colores.



El yeso en estado plástico es muy manejable, modelable y liviano y se adhiere fácilmente a las superficies.



El yeso, una vez formada la red cristalina en el fraguado, es estable en el tiempo e inalterable ante las variaciones ambientales



El yeso es el componente principal de las planchas de drywall, por lo tanto es correcto determinar que muchas de las propiedades del yeso la comparten sus productos derivados, entre estos, al que hacemos referencia en nuestro blog.

Los tipos de yeso en la construcción 

Si piensas que sólo hay un tipo de yeso para la construcción, pues no estás del todo en lo correcto. De hecho, existen dos tipos, especialmente formulados para la construcción: el yeso blanco y el yeso negro.



El yeso blanco es el que utiliza para los acabados interiores y la mampostería, y para algunas otras obras pequeñas como divisiones, en placas preformuladas como el Durlok. Es el yeso que recubre las paredes, las molduras, los paneles y los techos en la gran mayoría de las construcciones, y se debe a que su acabado es más liso, parejo, moldeable y decorativo. Puede ser perforado y modelado con gran facilidad, permitiendo estilos y decoraciones exquisitas y a bajo costo. Puede ser mezclado con otros materiales, tales como

porcelana y mármol (en placas, trozos y polvos) para adquirir acabados mucho más lujosos.



El yeso

negro,

por

su

parte,

es

el

utilizado

para

la construcción más estructural. Se elige para levantar o erigir tabiques y reforzar paredes, entremezclándose con otros materiales.