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• Jean Nahuamel Delgado

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AGLOMERANTES TECNOLOGIA DE MATERIALES

INTEGRANTES KARLA VASQUEZ QUISPE MAYDELIM ORTIZ DE ORUE QUINTA LEONARD MENDOZA CHUCTAYA JUAN CARLOS GUTIERREZ RONDAN MARKO CESAR HERRERA GONZALEZ

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Contenido AGLOMERANTES ........................................................................................................................... 3 DEFINICIONES. ........................................................................................................................... 3 CLASIFICACIÓN .......................................................................................................................... 3 UTILIDAD DE LOS MATERIALES AGLOMERANTES. ......................................................... 4 OTRAS CLASIFICACIONES ...................................................................................................... 4 SEGÚN NECESIDAD DE AIRE PARA FRAGUAR ............................................................. 4 CON RELACIÓN A SU TRABAJABILIDAD ......................................................................... 5 EN RELACIÓN A SU ADHERENCIA .................................................................................... 5 EN RELACIÓN A SU RAPIDEZ DE FRAGUE..................................................................... 6 ARCILLA ........................................................................................................................................ 6 DEFINICION .............................................................................................................................. 7 ESTRUCTURA DE LOS FILOSILICATOS (ARCILLAS) .................................................... 7 PROPIEDADES FISICO-QUÍMICAS..................................................................................... 9 CLASIFICACIÓN .................................................................................................................... 13 USOS ....................................................................................................................................... 14 YESO............................................................................................................................................ 22 PROPIEDADES. ..................................................................................................................... 23 DRYWALL ................................................................................................................................... 32 LA CAL ......................................................................................................................................... 34 DEFINICION ............................................................................................................................ 34 PROPIEDADES ...................................................................................................................... 34 TIPOS DE CALES .................................................................................................................. 35 CLASIFICACIÓN POR SU CONTENIDO DE ARCILLA .................................................. 39 CLASIFICACION (ITINTEC 339.001). ............................................................................... 40 CEMENTO ................................................................................................................................... 41 CEMENTO PORTLAND ........................................................................................................ 41 FABRICACIÓN DEL CEMENTO PORTLAND ................................................................... 41 PROPIEDADES DEL CEMENTO ........................................................................................ 43 TIPOS DE CEMENTOS PORTLAND.................................................................................. 43 ALMACENAMIENTO DEL CEMENTO ............................................................................... 44 PUZOLANA ................................................................................................................................. 45 AGLOMERANTES

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PUZOLANAS ARTIFICIALES ............................................................................................... 45 VENTAJAS DEL EMPLEO DE LAS PUZOLANAS ........................................................... 45 ESCORIA DE ALTO HORNO ................................................................................................... 46 ESPUMACION DE LA ESCORIA ........................................................................................ 46 MATERIALES BITUMINOSOS ................................................................................................ 47 TIPOS ....................................................................................................................................... 47 PROPIEDADES DE LOS BETUNES ASFALTICOS ........................................................ 48 NUESTRAS PRUEBAS Y ENSAYOS PARA BETÚN Y ASFALTO ............................... 50

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AGLOMERANTES DEFINICIONES. 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 una clasificación general distinguimos tres clases de aglomerantes: AGLOMERANTES AEREOS: Son aquellos que endurecen en presencia de aire, dando lugar a materiales aglomerados o morteros no resistentes al agua, como por ejemplo Cales aéreas, yesos y la magnesia.

Ilustración 1: YESO

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS: Son aquellos que endurecen en presencia de aire y agua, como por ejemplo cales hidráulicas y cementos. Se incluyen las puzolanas, que por sí solas no endurecen o fraguan, si se mezclan con cal, dan productos hidráulicos.

Ilustración 2: CEMENTO

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AGLOMERANTES HIDROCARBONADOS: Son aquellos formados por hidrocarburos líquidos o viscosos, que endurecen por enfriamiento o evaporación de sus disolventes. Como por ejemplo betunes, asfaltos.

Ilustración 3: ASFALTOS

Los aglomerantes aéreos o hidráulicos, son cuerpos sólidos finamente pulverizados que al reaccionar con agua, fraguan y endurecen en tiempo más o menos corto conformando cuerpos cristalinos, capaces de unir materiales pétreos, metales y orgánicos. Los aglomerantes hidrocarbonados, se calientan a cierta temperatura y adquieren resistencia al perder viscosidad, dando lugar a estructuras coloidales rígidas. GLOSARIO MATERIALES AGLOMERADOS: Son aquellos que resultan de la unión de los aglomerantes y los materiales pétreos. Ej.: Morteros Y Hormigones FRAGUADO: Es el proceso de endurecimiento sin aumento de su resistencia. ENDURECIMIENTO: Ocurre después del fragüe con aumento de su resistencia, adquiriendo el material un aspecto pétreo. Estos procesos se dan en cales, yesos y cementos UTILIDAD DE LOS MATERIALES AGLOMERANTES. 1-Para unir o pegar elementos simples de la obra (tabiques, blocks, etc.). 2-Para revestir o aplanar superficies, protegiéndolas y/o decorándolas. 3-Para la fabricación de piedras artificiales, (tejas, ladrillos, tabiques). OTRAS CLASIFICACIONES SEGÚN NECESIDAD DE AIRE PARA FRAGUAR Para elegir el tipo de mortero que debe utilizarse en cada lugar, juega un rol fundamental la clase o tipo de aglomerantes que lo compone. En lugar muy

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secundario influye el tipo y tamaño del agregado. Los aglomerantes se dividen en 2 clases: •Aglomerantes hidráulicos (cemento, cemento de albañilería, cal hidráulica), que pueden fraguar con o sin presencia del aire, incluso bajo el agua. •Aglomerantes aéreos (cal aérea viva, cal aérea hidratada, yeso), que requieren la presencia del aire para fraguar. En razón de esta característica relacionada con la presencia del aire para fraguar, la clase de aglomerante condiciona su lugar de uso. Los aglomerantes hidráulicos se utilizan, por ejemplo, en mampostería (lugar confinado), y los aglomerantes aéreos en los revoques finos (lugar bien expuesto al aire). Si se usa aglomerante aéreo en lugar confinado, sin aire, tardará mucho en fraguar o quizás no fraguará nunca, lo que significa que nunca endurecerá. CON RELACIÓN A SU TRABAJABILIDAD La trabajabilidad es la propiedad que posee un mortero fresco que permite al operario extenderlo con facilidad con la cuchara por sobre los mampuestos, a la vez que resiste el peso de ellos durante la colocación y facilita su alineamiento, adherirse a la superficie vertical del mampuesto y salir fuera de las juntas con facilidad cuando el albañil aplica presión para ubicar la unidad en línea y a plomo. El albañil juzga la trabajabilidad del mortero por la manera como se adhiere a la cuchara, o resbala sobre ella y por su comportamiento en el balde. Los cementos (cemento normal, cemento de albañilería) son más resistentes en estado endurecido, pero menos trabajables en estado fresco, en comparación con las cales, debido a su poca capacidad de retención de agua. La capacidad de retención de agua en estado fresco determina la calidad de un aglomerante para uso en albañilería, pues hace trabajable al mortero y puede almacenar el agua que absorberá la superficie donde se aplica, generalmente muy porosa. El requerimiento de que un aglomerante tenga mucha capacidad de retención de agua se debe a que la mezcla, al colocarse, necesita contener no sólo la cantidad de agua necesaria para el fragüe del propio aglomerante, sino también la que se precisa para que la mezcla sea plástica y se deslice fácilmente con la cuchara y que absorban los mampuestos o el paramento donde se aplica el mortero, que puede llegar a ser considerable. EN RELACIÓN A SU ADHERENCIA La clasificación de los aglomerantes de acuerdo a su adherencia es la siguiente, de mayor a menor: 1. Cal aérea 2. Yeso AGLOMERANTES

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3. Cal hidráulica 4. Cemento de albañilería 5. Cemento normal. EN RELACIÓN A SU RAPIDEZ DE FRAGUE Su clasificación de mayor rapidez de fragüe a menor, es la siguiente: 1. 2. 3. 4. 5.

Yeso Cemento Cemento de albañilería Cal hidráulica Cal aérea

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 mm).

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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 mm.



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 mm. 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 los 2 mm. 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. AGLOMERANTES

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DEFINICION La arcilla es un suelo o roca sedimentaria 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 rojo anaranjado hasta el blanco cuando es pura. Físicamente se considera un coloide, de partículas extremadamente pequeñas y superficie lisa. El diámetro de las partículas de la arcilla es inferior a 0,002 mm. En la fracción textural arcilla puede haber partículas no minerales, los fitolitos. Químicamente es un silicato hidratado de alúmina, cuya fórmula es: Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O. Se caracteriza por adquirir plasticidad al ser mezclada con agua, y también sonoridad y dureza al calentarla por encima de 800 °C. La arcilla endurecida mediante la acción del fuego fue la primera cerámica elaborada por los seres humanos, y aún es uno de los materiales más baratos y de uso más amplio. Ladrillos, utensilios de cocina, objetos de arte e incluso instrumentos musicales como la ocarina son elaborados con arcilla. También se la utiliza en muchos procesos industriales, tales como en la elaboración de papel, producción de cemento y procesos químicos.

Ilustración 4: ARCILLAS

ESTRUCTURA DE LOS FILOSILICATOS (ARCILLAS) Es imprescindible conocer la estructura de los filosilicatos para poder comprender sus propiedades. Las arcillas, al igual que el resto de los filosilicatos, presentan una estructura basada en el apilamiento de planos de iones oxígeno e hidroxilos. Los grupos tetraédricos (SiO)44- se unen compartiendo tres de sus cuatro oxígenos con otros vecinos formando capas, de extensión infinita y fórmula (Si2O5)2-, que constituyen la unidad fundamental de los filosilicatos. En ellas los tetraedros se distribuyen formando hexágonos. El silicio tetraédrico puede estar, en parte, sustituido por Al 3+ o Fe3+.

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Estas capas tetraédricas se unen a otras octaédricas de tipo gibbsita o brucita. En ellas algunos Al3+ o Mg2+, pueden estar sustituidos por Fe2+ o Fe3+ y más raramente por Li, Cr, Mn, Ni, Cu o Zn. El plano de unión entre ambas capas está formado por los oxígenos de los tetraedros que se encontraban sin compartir con otros tetraedros (oxígenos apicales), y por grupos (OH)- de la capa brucitica o gibsitica, de forma que, en este plano, quede un (OH)- en el centro de cada hexágono formado por 6 oxígenos apicales. El resto de los (OH)- son reemplazados por los oxígenos de los tetraedros.

Ilustración 5: TETRAEDROS

Una unión similar puede ocurrir en la superficie opuesta de la capa octaédrica. Así, los filosilicatos pueden estar formados por dos capas: tetraédrica más octaédrica y se denominan bilaminares, 1:1, o T : O; o bien por tres capas: una octaédrica y dos tetraédricas, denominándose trilaminares,2:1 o T:O:T. A la unidad formada por la unión de una capa octaédrica más una o dos tetraédricas se la denomina lámina. Si todos los huecos octaédricos están ocupados, la lámina se denomina trioctaédrica (Mg2+ dominante en la capa octaédrica). Si solo están ocupadas dos tercios de las posiciones octaédricas y el tercio restante está vacante, se denomina dioctaédrica (el Al3+ es el catión octaédrico dominante). En algunos filosilicatos (esmectitas, vermiculitas, micas...) las láminas no son eléctricamente neutras debido a las sustituciones de unos cationes por otros de AGLOMERANTES

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distinta carga. El balance de carga se mantiene por la presencia, en el espacio interlaminar, o espacio existente entre dos láminas consecutivas, de cationes (como por ejemplo en el grupo de las micas), cationes hidratados (como en las vermiculitas y esmectitas) o grupos hidroxilo coordinados octaédricamente, similares a las capas octaédricas, como sucede en las cloritas. A éstas últimas también se las denomina T:O:T:O o 2:1:1. La unidad formada por una lámina más la interlámina es la unidad estructural. Los cationes interlaminares más frecuentes son alcalinos (Na y K) o alcalinotérreos (Mg y Ca). Las fuerzas que unen las diferentes unidades estructurales son más débiles que las existentes entre los iones de una misma lámina, por ese motivo los filosilicatos tienen una clara dirección de exfoliación, paralela a las láminas. También pertenecen a este grupo de minerales la sepiolita y la paligorskita, a pesar de presentar diferencias estructurales con el resto de los filosilicatos. Estructuralmente están formadas por láminas discontinuas de tipo mica. A diferencia del resto de los filosilicatos, que son laminares, éstos tienen hábito fibroso, ya que la capa basal de oxígenos es continua, pero los oxígenos apicales sufren una inversión periódica cada 8 posiciones octaédricas (sepiolita) o cada 5 posiciones (paligorskita). Esta inversión da lugar a la interrupción de la capa octaédrica que es discontinua.

Ilustración 6: CAPAS OCTAEDRICAS Y TETRAEDRICAS

PROPIEDADES FISICO-QUÍMICAS Las importantes aplicaciones industriales de este grupo de minerales radican en sus propiedades físico-químicas. Dichas propiedades derivan, principalmente de:  Su extremadamente pequeño tamaño de partícula (inferior a 2 mm)  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. AGLOMERANTES

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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 m 2/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. A continuación se muestran algunos ejemplos de superficies específicas de arcillas:       

Caolinita de elevada cristalinidad hasta 15 m2/g Caolinita de baja cristalinidad hasta 50 m2/g Halloisita hasta 60 m2/g Illita hasta 50 m2/g Montmorillonita 80-300 m2/g Sepiolita 100-240 m2/g Paligorskita 100-200 m2/g

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: AGLOMERANTES

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 Sustituciones isomórficas dentro de la estructura.  Enlaces insaturados en los bordes y superficies externas.  Disociación de los grupos hidroxilos accesibles. El primer tipo es conocido como carga permanente y supone un 80 % de la carga neta de la partícula; además es independiente de las condiciones de pH y actividad iónica del medio. Los dos últimos tipos de origen varían en función del pH y de la actividad iónica. Corresponden a bordes cristalinos, químicamente activos y representan el 20 % de la carga total de la lámina. A continuación se muestran algunos ejemplos de capacidad de intercambio catiónico (en meq/100 g):        

Caolinita: 3-5 Halloisita: 10-40 Illita: 10-50 Clorita: 10-50 Vermiculita: 100-200 Montmorillonita: 80-200 Sepiolita-paligorskita: 20-35 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.

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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. Cuando el catión interlaminar es el sodio, las esmectitas tienen una gran capacidad de hinchamiento, pudiendo llegar a producirse la completa disociación de cristales individuales de esmectitas, teniendo como resultado un alto grado de dispersión y un máximo desarrollo de propiedades coloidales. Si por el contrario, tienen Ca o Mg como cationes de cambio su capacidad de hinchamiento será mucho más reducida. 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 o viscoso (Jiménez Salas, 1975). 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 AGLOMERANTES

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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. CLASIFICACIÓN Las arcillas se pueden clasificar de acuerdo con varios factores. Así, dependiendo del proceso geológico que las originó y a la ubicación del yacimiento en el que se encuentran, se pueden clasificar en: 

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Arcilla Primaria: Se utiliza esta denominación cuando el yacimiento donde se encuentra es el mismo lugar en donde se originó. El caolín es la única arcilla primaria conocida. Arcillas Secundaria: Son las que se han desplazado después de su formación, por fuerzas físicas o químicas. Se encuentran entre ellas el caolín secundario, la arcilla refractaria, la arcilla de bola, el barro de superficie y el gres.

Si atendemos a la estructura de sus componentes, se distinguen las arcillas filitenses y las arcillas fibrosas. También se pueden distinguir las arcillas de acuerdo a su plasticidad. Existen así las arcillas plásticas (como la caolinítica) y las poco plásticas (como la esméctica, que absorbe las grasas). Por último, hay también las arcillas calcáreas, la arcilla con bloques (arcilla, grava y bloques de piedra de las morrenas), la arcilla de descalcificación y las arcillitas (esquistos arcillosos). También los filosilicatos se clasifican atendiendo a que sean bilaminares o trilaminares y dioctaédricos o trioctaédricos. Como puede verse pertenecen a los filosilicatos grupos de minerales tan importantes como las micas y las arcillas

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Ilustración 7: CLASIFICACION DE LOS FILOSILICATOS

USOS 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 físico-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.

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Prácticamente todas las arcillas son aptas para estos usos, primando las consideraciones económicas. 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 la antigüedad 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, electro cerámica) 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. BENTONITAS Son muy numerosos los usos industriales de las bentonitas, tanto que resulta difícil enumerarlos todos. Los más importantes son:

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ARENAS DE MOLDEO A pesar de que la industria ha evolucionado considerablemente en las últimas décadas y ha ido sustituyendo a las bentonitas por otros productos en la fabricación de moldes para fundición, éste sigue siendo su uso principal. Las arenas de moldeo están compuestas por arena y arcilla, generalmente bentonita, que proporciona cohesión y plasticidad a la mezcla, facilitando su moldeo y dándole resistencia suficiente para mantener la forma adquirida después de retirar el moldeo y mientras se vierte el material fundido. La proporción de las bentonitas en la mezcla varía entre el 5 y el 10 %, pudiendo ser ésta tanto sódica como cálcica, según el uso a que se destine el molde. La bentonita sódica se usa en fundiciones de mayor temperatura que la cálcica por ser más estable a altas temperaturas, suelen utilizarse en fundición de acero, hierro dúctil y maleable y en menor medida en la gama de los metales no férreos. Por otro lado la bentonita cálcica facilita la producción de moldes con más complicados detalles y se utiliza, principalmente, en fundición de metales no férreos. El aumento de los costes de las materias primas está forzando a las fundiciones a recuperar las mayores cantidades posibles de mezclas de arenas para ser usadas de nuevo, si bien generalmente esto no afecta de forma sensible al consumo de bentonita. El reciclado, en la mayoría de los casos, no es posible, pues la mezcla alcanza temperaturas superiores a los 6501C, y a esas temperaturas la arcilla pierde parte de su agua de constitución, proceso que es irreversible, y pierde con ello sus propiedades, no pudiendo ser recuperada. LODOS DE PERFORACIÓN A pesar de los importantes cambios que van sufriendo con el tiempo las formulaciones de los lodos de perforación, (comenzó a utilizarse a principios del siglo XX) este sigue siendo uno de los mercados más importantes de las bentonitas. Las funciones que debe cumplir el lodo son:       

Extracción del ripio y limpieza del fondo del pozo Enfriamiento de la herramienta de perforación Control de presiones de formación y estabilización de las paredes Mantenimiento en suspensión del ripio Transmisión de potencia hidráulica al tricono Soportar parte del peso de la sarta de perforación Permitir la adición de agentes densificantes

Las bentonitas de Wyoming son las más utilizadas para la preparación de lodos de perforación.

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PELETIZACIÓN La bentonita se ha venido usando desde los años 50 como agente aglutinante en la producción de pelets del material previamente pulverizado durante las tareas de separación y concentración. La proporción de bentonita añadida es del 0,5%, en la mayor parte de los casos. Aunque no existen especificaciones estandarizadas para este uso, se emplean bentonitas sódicas, naturales o activadas, puesto que son las únicas que forman buenos pelets con las resistencias en verde y en seco requeridas, así como una resistencia mecánica elevada tras la calcinación. ABSORBENTES La elevada superficie específica de la bentonita, le confiere una gran capacidad tanto de absorción como de adsorción. Debido a esto se emplea en decoloración y clarificación de aceites, vinos, sidras, cervezas, etc. Tienen gran importancia en los procesos industriales de purificación de aguas que contengan diferentes tipos de aceites industriales y contaminantes orgánicos. Se utiliza además como soporte de productos químicos, como por ejemplo herbicidas, pesticidas e insecticidas, posibilitando una distribución homogénea del producto tóxico. En los últimos años, además, están compitiendo con otras arcillas absorbentes (sepiolita y paligorskita) como materia prima para la fabricación de lechos de animales. La demanda de bentonitas para este uso varía sustancialmente de unos países a otros, así en Estados Unidos comenzaron a utilizarse a finales de los años 80, sin embargo en Europa el mercado es más complejo y su demanda mucho menor. MATERIAL DE SELLADO La creciente importancia que está tomado en los últimos años, por parte de los gobiernos de toda Europa, la legislación en lo referente a medio ambiente, ha favorecido la apertura y desarrollo de todo un mercado orientado hacia el uso de bentonitas como material de sellado en depósitos de residuos tanto tóxicos y peligrosos, como radiactivos de baja y media actividad. Durante muchos años las bentonitas se han venido utilizando en mezclas de suelos en torno a los vertederos, con el fin de disminuir la permeabilidad de los mismos. De esta forma se impide el escape de gases o lixiviados generados en el depósito. Esta mezcla se podía realizar in situ o sacando el suelo de su emplazamiento, mezclándolo con la bentonita y volviéndolo a colocar en su sitio, la ventaja de la primera alternativa es que supone un gasto menor pero, sin embargo, implica una mezcla menos homogénea. La segunda alternativa, sin embargo, es más cara pero asegura una mejor homogeneización de la mezcla bentonita-suelo. Por otro lado, AGLOMERANTES

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esto disminuye la cantidad de bentonita necesaria (5-6 %), frente a 7-8 % para la utilizada en mezclas in situ. Más recientemente ha surgido una nueva tendencia en el diseño de barreras de impermeabilización que se basa en la fabricación de complejos bentonitasgeosintéticos (geomembranas y geotextiles). Consiste en la colocación de una barrera de arcilla compactada entre dos capas, una de geotextil y otra de geomembrana (plásticos manufacturados, como polietileno de alta densidad o polipropileno, entre otros). La geomembrana es impermeable, mientras que el geotextil es permeable, de modo que permite a la bentonita hinchar, produciendo la barrera de sellado compactada. La normativa varía de un país a otro en cuanto a los valores que tienen que cumplir las arcillas compactadas para dicho fin. Esta utilidad de las bentonitas como material de sellado se basa fundamentalmente en algunas de sus propiedades características, como son: Su elevada superficie específica, gran capacidad de hinchamiento, buena plasticidad y lubricidad, alta impermeabilidad, baja compresibilidad. Las bentonitas más utilizadas para es fin son las sódicas, por tener mayor capacidad de hinchamiento. Así mismo, se utilizan bentonitas sódicas como material impermeabilizante y contenedor en los siguientes campos:     

Como contenedores de aguas frescas: Estanques y lagos ornamentales, campos de golf, canales. Como contenedores de aguas residuales: Efluentes industriales (balsas). En suelos contaminados: Cubiertas, barreras verticales. En el sellado de pozos de aguas subterráneas contaminadas. En depósitos de residuos radiactivos: Repositorios subterráneos, sellado de fracturas en granitos, etc.

INGENIERÍA CIVIL Las bentonitas se empezaron a utilizar para este fin en Europa en los años 50, y se desarrolló más tarde en Estados Unidos. Se utiliza para cementar fisuras y grietas de rocas, absorbiendo la humedad para impedir que esta produzca derrumbamiento de túneles o excavaciones, para impermeabilizar trincheras, estabilización de charcas, etc. Para que puedan ser utilizadas han de estar dotadas de un marcado carácter tixotrópico, viscosidad, alta capacidad de hinchamiento y buena dispersabilidad. Las bentonitas sódicas o cálcicas activadas son las que presentan las mejores propiedades para este uso. AGLOMERANTES

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Los usos en este campo se pueden resumir en:  Creación de membranas impermeables en torno a barreras en el suelo, o como soporte de excavaciones.  Prevención de hundimientos. En las obras, se puede evitar el desplome de paredes lubricándolas con lechadas de bentonita.  Protección de tuberías: Como lubricante y rellenando grietas.  En cementos: Aumenta su capacidad de ser trabajado y su plasticidad.  En túneles: Ayuda a la estabilización y soporte en la construcción de túneles. Actúa como lubricante (un 3-5 % de lodo de bentonita sódica mantenida a determinada presión soporta el frente del túnel). También es posible el transporte de los materiales excavados en el seno de fluidos benoníticos por arrastre.  En tomas de tierra: Proporciona seguridad en el caso de rotura de cables enterrados.  Transporte de sólidos en suspensión. ALIMENTACIÓN ANIMAL Una aplicación de las bentonitas que está cobrando importancia en los últimos tiempos es su utilización como ligante en la fabricación de alimentos peletizados para animales. Se emplea en la alimentación de pollos, cerdos, pavos, cabras, corderos, y ganado vacuno, fundamentalmente. Actúa como ligante y sirve de soporte de vitaminas, sales minerales, antibióticos y de otros aditivos. En 1992 se empezó a fabricar con bentonitas un innovador producto comestible denominado "Repotentiated Bentonite (RB)". Según estudios del "Poultry Research Institute" el aporte de pequeñas cantidades de bentonitas (1 %) a la alimentación de aves de corral reporta importantes beneficios: se incrementa la producción de huevos en un 15 %, su tamaño en un 10 % y la cáscara se hace más dura. La bentonita tiene una doble misión: actúa como promotor del crecimiento y como atrapador de toxinas. Esto se debe a que el alimento mezclado con bentonita, debido a su gran capacidad de adsorción, permanece más tiempo en la zona intestinal, la arcilla adsorbe el exceso de agua, y hace que los nutrientes permanezcan más tiempo en el estómago, siendo mayor su rendimiento (mayor producción). Por otro lado adsorben toxinas, no pudiendo éstas, por tanto, atravesar las paredes intestinales. La mayor adsorción de agua de los nutrientes, además, hace que los excrementos sean menos húmedos, así los lechos permanecen más tiempo limpios y se reduce la probabilidad de epidemias y la proliferación de moscas y parásitos. Las aves que comen este tipo de alimentos excretan un 26 % más de toxinas y adsorben un 42 % más de proteínas. AGLOMERANTES

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CATÁLISIS El uso de aluminosilicatos en diferentes campos de la catálisis es tan antiguo como el propio concepto de catálisis. Son muchas las aplicaciones de las arcillas como catalizadores o soporte de catalizadores en diferentes procesos químicos. Así, son utilizadas en reacciones de desulfuración de gasolina, isomerización de terpenos, polimerización de olefinas, cracking de petróleo, etc. Las propiedades catalíticas de las bentonitas son resultado directo de su elevada superficie específica y tipo de centros activos. La pilarización consiste en introducir, en el espacio interlaminar de una esmectita, un policatión muy voluminoso que, tras calcinación, da lugar a un oxido estable que determina una porosidad fija y permanente de tamaño controlado (tamices moleculares). INDUSTRIA FARMACÉUTICA Desde hace tiempo las arcillas se vienen usando como excipiente por la industria farmacéutica. Debido a que no son tóxicas, ni irritantes, y a que no pueden ser absorbidas por el cuerpo humano se utilizan para la elaboración de preparaciones tanto de uso tópico como oral. Se utiliza como adsorbente, estabilizante, espesante, agente suspensor y como modificador de la viscosidad. Su principal uso es la preparación de suspensiones tópicas, geles y soluciones. Cuando se usa como parte de una preparación oral, su naturaleza adsorbente puede enmascarar el sabor de otros ingredientes, o puede relentizar la liberación de ciertos fármacos catiónicos (la hectorita y la saponita se utilizan como fármacos o drogas retardantes). Como en el resto de los excipientes, las cantidades que se requieren son pequeñas. Generalmente las concentraciones de bentonita como agente de soporte es del 0,55 % y del 1-2 % cuando se usa como adsorbente. OTROS USOS Las posibles aplicaciones de las bentonitas son tan numerosas que es casi imposible citarlas todas. Además de los campos de aplicación industrial indicados anteriormente, las bentonitas se utilizan:  En la industria de detergentes, como emulsionante y por su poder ablandador del agua, debido a su elevada capacidad de intercambio catiónico.  Par la fabricación de pinturas, grasas, lubricantes, plásticos, cosméticos, se utilizan arcillas organofílicas, capaces de hinchar y dispersarse en disolventes orgánicos, y utilizarse, por lo tanto, como agentes gelificantes, tixotrópicos o emulsionantes. AGLOMERANTES

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 Para desarrollar el color en leucocolorantes, en papeles autocopiativos, se utilizan bentonitas activadas con ácido.  En agricultura, para mejorar las propiedades de suelos arenosos o ácidos. Así mismo se utilizan esmectitas sódicas para recubrir ciertos tipos de semillas, de forma que su tamaño aumente, y resulte más fácil su distribución mecánica, a la vez que se mejora la germinación.  En la obtención de membranas de ósmosis inversa, para la desalinización de aguas. PALIGORSKITA Y SEPIOLITA: Las arcillas con paligorskita o sepiolita como mineral mayoritario son raras. Son arcillas conocidas desde antiguo. Los Mayas fabricaban el azul Maya con paligorskita. La sepiolita se ha utilizado desde antiguo para fabricar pipas (pipas de espuma de mar). Además entre 1735 y 1808 se preparaba con sepiolita de Vallecas la pasta de la famosa porcelana del buen Retiro. En Vallecas está el yacimiento más importante del mundo de este mineral. Los usos de estas dos sustancias son consecuencia de sus propiedades reológicas, tixotropía, alta superficie específica, baja capacidad de cambio y, sobre todo, su levado poder absorbente. Por ello se utilizan en:  Como absorbentes, para lechos de animales, suelos.  Como soporte en aerosoles y aerogeles para pesticidas y fertilizantes.  Por sus propiedades adsorbentes, en la purificación de productos de petróleo, azúcar.  En procesos de filtración, floculación y clarificación  Por sus propiedades reológicas, en los dos de perforación con base de agua salada, farmacia, pinturas, resinas, cosmética.  En cerámica y aislantes  En nutrición animal.

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YESO Mineral constituido por sulfato cálcico, incoloro, blanco verdoso o castaño que, al calentarlo a cierta temperatura y perder parte de su agua, forma una sustancia pulverulenta, y al mezclar esta con agua, forma una masa plástica que se endurece al secarse; se emplea como material de construcción y para obtener moldes de estatuas, monedas, etc. El yeso es un conglomerante no estable en presencia de humedad, constituido por sulfato de calcio con dos moléculas de agua. SO4 Ca. 2H2 O

Ilustración 8: YESO PULVERIZADO

Ilustración 9: YESO EN MASA

Su composición química es: 32.6 % CaO 46.5 % SO3 20.9 % H2O

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PROPIEDADES. Principales Físicas  Material conglomerante aéreo  Dureza: 2 en la escala de Mohs (material noble)  Solubilidad: 1.8 - 2.0 g/l  Buena estabilidad volumétrica  Densidad:  Excelente adherencia Dihidrato: 2.3 g/cm3  Fraguado rápido y modificable Hemidrato α: 2.7 g/cm3  Propiedades aislantes: térmicas y Hemidrato β: 2.6 g/cm3 acústicas Anhidrita III α: 2.5 g/cm3  Baja transferencia de calor Anhidrita III β: 2.4 g/cm3  Bajo peso  Peso volumétrico - masa  Bajo costo de producción unitaria:  Óptima textura de la superficie Hemidrato suelto: 0.6 - 0.7 endurecida g/cm3  Fidelidad de copiado superficial Hemidrato compactado: 0.8  Poco solubilidad en agua g/cm3  Elemento poroso de baja Pasta de yeso (relación a/y= 0.5): conductividad 1.7 g/cm3 PRINCIPALES FACTORES QUE CONDICIONAN LA CALIDAD DE LOS YESOS AGLOMERANTES Antes de saber los factores que intervienen con respecto a la calidad de los yesos aglomerantes primero explicaremos como es que se procede para transformar el yeso en un material aglomerante, posteriormente hablaremos de la calidad y los factores que influyen. El yeso en su estado natural se encuentra como un sulfato de calcio dihidratado, es decir, tiene dos moléculas de agua de hidratación. En el proceso de calcinación pierde parte de esa agua, dependiendo de la temperatura a que se someta. Idealmente se debe alcanzar la forma de hemidrato, en la cual el yeso ha perdido molécula y media de agua.

A temperaturas mayores de 130° C el yeso puede continuar perdiendo agua, hasta llegar al estado de anhidrita Todas las formas de sulfato de calcio dihidratado son termodinámica y cristalográficamente equivalentes, dependiendo únicamente de su pureza. Su forma puede ser de agujas, de conchas o prismática.

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Esta anhidrita producida a bajas temperaturas fragua rápidamente y reacciona ávidamente con agua o con la humedad del aire para formar nuevamente un hemidrato. Por esta razón se recomienda estabilizar el yeso en grandes silos, almacenándolo con una humedad relativa del 80% durante 12 horas. Esta anhidrita Página 2 de 16 tipo III es soluble. Las variedades alotrópicas más importantes, relacionadas con las propiedades de un hemidrato, son los tipos α y β. La producción de un yeso hemidratado del tipo α, se logra a presiones mayores de 1 atmósfera en autoclaves y en ambientes saturados de vapor de agua. En el proceso de calcinación se puede producir:

Generalmente el hemidrato beta se obtiene en horno rotatorio y el alfa en autoclaves. Dependiendo del proceso se pueden obtener los dos tipos en un horno rotatorio y se pueden separar por una extracción en lugares distintos o mezclados al final. Industrialmente en los procesos de calcinación, se obtiene de los granos gruesos un yeso hemidrato que no alcanza a reaccionar, mientras que de las partículas finas se obtienen anhidritas que están directamente expuestas a las altas temperaturas de cocción. El hemidrato α es muy compacto, resistente y de cristales grandes. El hemidrato β es más poroso, menos denso, ávido de agua, reacciona liberando gran calor y tiene un tiempo de fraguado de 4 o 5 minutos.

Esta anhidrita tipo II, es relativamente inerte e insoluble. Su reactividad depende de la temperatura y el tiempo de calcinación relacionados con el tamaño de las partículas. La anhidrita tipo II se le conoce como un yeso cocido a muerte. La anhidrita tipo I producida a altas temperaturas contiene oxido de calcio libre, generado por la descomposición del sulfato de calcio.

Esta anhidrita es soluble y puede fraguar incluso bajo el agua. (Tiene propiedades hidráulicas)Las anhidritas producen un conglomerante más denso y con mayor AGLOMERANTES

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resistencia. Los yesos comerciales, contienen además del hemidrato, cantidades variables de anhidritas y de dihidratos. La presencia de uno u otro, afecta la calidad de los yesos producidos. La variedad del tipo de yeso se puede determinar por análisis térmico diferencial. Cuando se utiliza yeso de roca como materia prima, se introduce al horno un material con un amplio rango granulométrico, que genera toda la gama de yesos descrita anteriormente. Esto dificulta la estandarización de la calidad del producto final. Cuando se utiliza como materia prima sulfato de calcio de origen químico, se tiene un material de alta pureza y una distribución del tamaño de las partículas dentro de un rango más estrecho, lo cual permite un control del proceso más eficiente para la obtención de un yeso de calidad uniforme. La calcinación en hornos rotatorios confiere además una cocción más uniforme por el efecto de clasificación neumática de los gases de combustión, que arrastran las partículas más pequeñas disminuyendo su exposición excesiva al calor y evitando su deshidratación total. Debido a la ausencia de vapor de agua dentro del horno, la anhidrita tipo III que se forma, que es muy inestable, se transforma en un hemidrato beta con la humedad del aire. La calidad y las propiedades de los yesos dependen de muchas variables. Las principales de ellas son: • Pureza en la composición de la materia prima. • El grado de selección realizado a la materia prima. • El método empleado para la cocción. • La temperatura y el tiempo empleado para la cocción. • El grado de molienda. • La clasificación de los tipos de yeso y su mezcla. • El tipo de aditivos usado. De la combinación de estas variables, se pueden producir diversas clases de yesos, con propiedades diferentes, que le confieren a los productos aptitudes para diversas aplicaciones. Un yeso apropiado para la elaboración de estucos, debe tener las siguientes características: • Entre un 50 y 70 % de hemidrato • Entre el 50 y el 30 % de anhidrita tipo II • Mínimas cantidades de dihidrato • Ausencia total de anhidrita tipo III AGLOMERANTES

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Por razones técnicas y de la calidad de las materias primas y de los procesos de cocción, los yesos comerciales poseen proporciones elevadas de anhidrita del tipo III y de dihidratos que son indeseables. También la presencia de inertes finos puede favorecer el proceso de cristalización. La calidad de los yesos aglomerantes puede valorarse teniendo presente las siguientes características: TIEMPO DE UTILIZACIÓN 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:  Hemidrato puro 3 a 5 minutos  Yeso blanco de uso común 5 a 7 minutos  Yeso con retardador 7 a 12 minutos  Yeso con retardador y plastificante hasta 60 minutos El fenómeno de fraguado corresponde al entumecimiento o endurecimiento por cristalización de la pasta de yeso, cuya rapidez de desarrollo depende de la cantidad de agua empleada, del modo y el tiempo de mezclado, de la reactividad del yeso y de los modificadores utilizados. La reacción química de fraguado, va acompañada de una elevación de la temperatura y un ligero aumento de volumen. Esta reacción exotérmica puede elevar la temperatura hasta 20 °C por encima de la temperatura ambiente. En el proceso de cristalización se revierte el hemidrato a su forma original como dihidrato. Al contacto con el agua empieza la solubilización del hemidrato, que es cinco veces más soluble (2.30-2.65 g/l) que el dihidrato. Este se forma al hidratarse el hemihidrato con 1½ molécula de agua. Así se sobresatura la disolución favoreciendo la formación de los nuevos cristales. Esta cristalización continúa mientras quede hemihidrato por disolver y se mantenga la sobresaturación del líquido. Este fenómeno de saturación explica por qué el fraguado es una función de la cantidad de agua de amasado, y será más rápido en cuanto se utilice menos agua. Del mismo modo, un yeso puro necesita mayor cantidad de agua que un yeso impuro, debido a su contenido mayor de productos activos lo cual lo hace saturar más pronto. En conclusión, a mayor diferencia de solubilidades, menor será el tiempo de fraguado. Los agentes retardadores actúan compitiendo en solubilidad con el hemidrato o inhibiendo la cristalización por cambio de la viscosidad de la disolución. Otro tipo de retardadores tienden a igualar las solubilidades, formando complejos que desplazan el equilibrio de la reacción y disminuyen la concentración del ión de calcio o forman productos insolubles. El uso de retardadores que contengan boratos, silicatos, fosfatos o carbonatos no es recomendable por el peligro de la formación de eflorescencias. Los retardadores orgánicos de elevado AGLOMERANTES

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peso molecular aumentan la viscosidad y frenan en cierto modo las reacciones iónicas. También un incremento en la temperatura disminuye la diferencia de las solubilidades, aumentando los tiempos de fraguado. De esta forma el agua tibia puede ser un retardador de fraguado en ciertos límites. Los tiempos de empleo suelen alargarse en la práctica, mediante el “remezclado” o “rebatido” de la masa yeso - agua antes de su fraguado final. Cuando dicho fraguado ha comenzado el “remezclado” ocasiona un descenso en las resistencias, por el rompimiento de las estructuras cristalinas, lo cual conlleva a graves problemas en la puesta en obra y a presentar contracciones diferenciales. Debido al rompimiento de los enlaces entre las partículas, se debilita el yeso en su formación de dihidrato y finalmente puede llegar a impedirse su fraguado normal. LA CANTIDAD DE AGUA DE AMASADO Se presentan datos prácticos sobre la cantidad de agua requerida por un yeso según su tipo y aplicación, expresada en porcentaje en peso de la cantidad de yeso. TIPO DE APLICACIÓN % EN PESO DE YESO SECO Para asegurar la hidratación del yeso 18.6 Para obtener una masa plástica 50.0 - 60.0  En yesos de moldeo 40.0 - 60.0  En yesos de construcción Para obtener una pasta de fraguado lento 80 - 100  En yesos de moldeo 60 - 80  En yesos de construcción RESISTENCIA MECÁNICA Y SECADO El valor normalizado de las resistencias se refiere a la flexotracción obtenida a partir de las probetas secadas previamente a una temperatura no mayor de 45°C y preparadas con una relación: Agua/yeso = 0.8 El yeso debe secarse totalmente pues de lo contrario, no se alcanza la resistencia máxima. Cualquier humedad remanente afecta la calidad. También, debe evitarse el choque térmico después del secado. MEZCLADO, AGUA DE AMASADO Y TIEMPO DE FRAGUADO Para efectuar la operación de mezclado, se recomienda adicionar uniformemente el yeso al agua de mezclado. Inicialmente hay que dejar reposar la mezcla durante 15 segundos y luego agitar vigorosamente hasta conseguir una mezcla homogénea libre de grumos. La limpieza de los recipientes es recomendable para no afectar los AGLOMERANTES

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tiempos de fraguado, pues los cristales formados de antemano, actúan como centros de cristalización y disminuyen los tiempos de trabajo. La forma, el tiempo de mezclado y la cantidad de agua de amasado son importantes y actúan sobre el tiempo de fraguado de la siguiente manera: Intenso

Suave

Forma de Mezclado

< tiempo fraguado Mayor

>tiempo fraguado Menor

Tiempo de mezclado

< tiempo fraguado Mayor

>tiempo fraguado Menor

Relación agua/yeso (no > tiempo fraguado debe ser mayor de 1)

< tiempo fraguado

La cantidad de agua de amasado, tiene una influencia decisiva en el secado y sobre las resistencias mecánicas del yeso endurecido. Un exceso de agua, puede llegar a impedir la aglomeración de los cristales formados y evitar el endurecimiento del yeso. EXPANSIÓN DIFERENCIAL: Cuando una masa de yeso se mezcla con agua y se endurece, las dimensiones obtenidas 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 agua/yeso. También puede depender de la composición de las fases del yeso aglomerante y muy especialmente de las condiciones de amasado o remezclado de la pasta durante el tiempo de empleo. La velocidad de secado está influenciada por la temperatura, por la humedad relativa del ambiente y por la ventilación. La expansión normal del yeso en un corto tiempo de curado a 20°C, y con una humedad relativa del 50 %, oscila entre 1.0 y 1.6 mm por metro lineal, cuando se emplea una relación de agua/yeso de 0.6. Cuando la temperatura de secado es mayor de 90° C, es decir, es mayor que la temperatura de deshidratación del yeso, se produce una fuerte contracción de 2 mm por metro al cabo de 20 horas. El rebatido durante la preparación de la pasta es otra causa de la variación de volumen del yeso, siendo su efecto menos notorio cuando el yeso contiene anhidritas del tipo II, o se le ha adicionado un retardador de fraguado.

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Al cabo de las primeras 24 horas, una masa de yeso puede conseguir un aumento de volumen hasta de un 19%. Después del endurecimiento y de la evaporación del agua de amasado se produce una ligera retracción de volumen, teniéndose al final un aumento global de volumen del 17%. Esta variación debe ser tenida en cuenta en los trabajos de construcción. TIPOS DE YESOS Y SU USO MÁS DESTACADO Esta clasificación obedece a los nombres y usos corrientes de los yesos diferenciándose principalmente en la composición de sus fases. YESO DE MOLDEO O ESCAYOLA: Este material debe poseer las máximas cualidades de pureza y resistencia, por ser el requerido en la industria de yesos de moldeo y prefabricados, cuyo desarrollo ha promovido la tecnificación de los métodos convencionales con exigencias específicas de calidad. Están constituidos fundamentalmente por hemidratos. Estos yesos se caracterizan también por tener un grado de finura más elevado. Medido sobre el tamiz de 0.2 mm debe ser inferior al 2%. Se requieren yesos con un grado de pureza próximo al 90%, y debe poseer una resistencia a flexotracción superior a 35 kg/cm2. YESO DE ENLUCIR O YESO BLANCO: Está constituido por dos componentes fundamentales, yeso hemihidratado y yeso sobrecocido, que está integrado por una mezcla de anhidritas III y II, en la cual predomina ésta última. La anhidrita produce efectos importantes sobre la calidad, tales como evitar el descenso de las resistencias a corto plazo del hemidrato que presenta una caída de la resistencia entre los 2 y 5 días de fraguado, absorber agua del medio ambiente lo cual compensa el efecto de contracción y reduce la variación de volúmenes y también aumentar la plasticidad del yeso. Todas estas propiedades son importantes en los revestimientos. Las proporciones de hemidrato y anhidrita varían según los distintos procedimientos de obtención. Los tiempos de fraguado oscilan entre 3 y 7 minutos y deben ajustarse para su aplicación en estucos. El espesor de los recubrimientos con mezclas de yeso, puede variar de 10 a 15mm. Se debe tener en cuenta que el orden de resistencias en los estucos debe ir de mayor en el interior, a menor en el exterior para garantizar la adherencia. Estos yesos eran conocidos como yesos de París, por constituir el material primordial en los enlucidos de las fachadas de ésta ciudad. Se debe resaltar su conservación a través del tiempo y su poder de transpiración por absorción de la humedad de condensación, gracias a su porosidad que los hace aptos para los recubrimientos de superficies.

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OTROS TIPOS DE YESO: Los yesos calcinados a temperaturas altas, se han empleado fundamentalmente en pavimentos y acondicionamientos acústicos. El denominado yeso mármol o cemento Keene, está constituido por un yeso de enlucido al cual se le adicionan sales de alumbre y es sometido a una segunda cocción alrededor de los 600 °C. Tiene un fraguado lento y desarrolla una resistencia a la compresión entre los 150 y 200 kg/cm2. Su propiedad fundamental es no presentar retracciones ni expansiones y se usa principalmente en el sellamiento de juntas y en la colocación de placas de revestimiento. USOS DEL YESO Son múltiples y variadas las aplicaciones del yeso, siendo las principales las siguientes: EN LA ALBAÑILERÍA: o Como aglomerante de morteros simple o compuestos o Para fabricar hormigones de yeso o En la construcción de muros y paredes o En la construcción de tabiques y paneles. o Para revoques, enlucidos y estucos diversos o Para aislamiento térmico y acústico de paredes y cielos rasos. o Como defensa contra incendios EN LA PREFABRICACIÓN: o Elaboración de ladrillos y bloques o Fabricación de baldosines o Construcción de placas decorativas o En moldeo y vaciado o En elementos decorativos o En esculturas INDUSTRIALMENTE: o Como carga en la fabricación de papel o Como mastico adhesivo en la fabricación de bombillas o Como pigmento y relleno inerte de pinturas y tintas o Como vehículo de sustancias químicas o Como floculante en la industria cervecera o Como fijador de sustancias volátiles o Como retardador en la fabricación de cemento MEDICINALMENTE: o Como férula para fracturas o En el moldeo de piezas dentales AGLOMERANTES

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o En los moldes ortopédicos EN LA AGRICULTURA: o Para la corrección del pH y fijación del calcio o Para el tratamiento de aguas.

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DRYWALL El sistema Drywall es un método constructivo consistente en placas de yeso (gypsum) o fibrocemento, fijadas a una estructura reticular liviana de madera o acero galvanizado, en cuyo proceso de fabricación y acabado no se utiliza agua, por eso el nombre de Drywall o pared en seco. El Sistema de Construcción en Seco (Drywall), es una tecnología utilizada en todo el mundo para la construcción de tabiques, cielo rasos y cerramientos, en todo tipo de proyectos de arquitectura comercial, hotelera, educacional, recreacional, industrial y de vivienda, tanto unifamiliar como multifamiliar. Las principales ventajas que ofrece el Sistema de Construcción Drywall, son su rapidez de ejecución, gran versatilidad, menor peso sobre estructuras existentes, limpieza y un menor costo que los sistemas tradicionales, ofreciendo además mejores niveles de confort y facilidad a la hora de realizar reparaciones o modificaciones tanto en tabiques como en techos falsos. 

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Rápido: Gracias al corto tiempo de instalación, los costos administrativos y financieros se reducen un 40% en comparación con el sistema tradicional. Liviano: Por su peso de 25 Kg./m2 aprox. una plancha de DRYWALL equivale a 2.98 m2. Fácil instalación: Con este sistema, las instalaciones (eléctricas, telefónicas, de cómputo, sanitarias, etc.) van empotradas y se arman simultáneamente con las placas. Transporte: Por ser un producto liviano, el transporte se facilita empleando el mínimo de operarios. Versátil: El producto permite desarrollar cualquier tipo de proyecto arquitectónico, ya sea volúmenes especiales, cielos rasos o tabiquería ligera. Recuperable: Por las características en la construcción del DRYWALL se puede recuperar el 80% del material (con el cuidado correspondiente) para ser empleado nuevamente. Fácil Aplicación: DRYWALL puede ser aplicado usando clavos, tornillos y adhesivos. También se usan esquineros de metal, molduras para marcos de metal y uniones para expansión. Económico: DRYWALL es más económico de usar que los acabados de yeso sobre listones.

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Ilustración 10 :DRYWALL

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Fácil mantenimiento: Una vez instalado, DRYWALL requiere muy poco o ningún mantenimiento Fácil reparación: Los agujeros en DRYWALL pueden ser fácilmente reparados usando parantes para reforzar el área dañada, una pieza de DRYWALL cortada a la medida del agujero, mezcla y malla o cinta de papel. Provee de una buena base para aplicar los materiales de acabado: Se puede aplicar fácilmente pintura o papel sobre DRYWALL. Algunos tipos incluso vienen PRE-decorados.

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LA CAL DEFINICION La cal (del latín calx) es una sustancia alcalina constituida por óxido de calcio (cao), de color blanco o blanco grisáceo, que al contacto del agua se hidrata o apaga, con desprendimiento de calor, y mezclada con arena forma la argamasa o mortero. También los alquimistas llamaban cal a cualquier óxido metálico o escoria Se define como cal a todo producto aspecto físico que proceda de la calcinación de piedras calizas. Los datos más antiguos sobre el uso de la cal, proceden de las excavaciones realizadas en çatal hüyüt (ciudad turca), utilizándose en paredes y suelos. También lo utilizaron los egipcios y griegos, los que les dieron gran desarrollo fueron los romanos, mejoraron los procesos de fabricación, seleccionando las materias primas con gran cuidado. La cal romana se caracterizaba por su buena preparación, perfecto cocido de las calizas, buen apagado, homogeneidad de las clasificaciones y cuidadosa ejecución. PROPIEDADES Muchas de las propiedades de la cal dependen de la calidad de la caliza utilizada como también del proceso de calcinado, y de estas propiedades, dependen los usos que se le dé a la cal aquí hay un breve resumen de estos factores que influyen en las propiedades de la cal obtenida: La dureza de la cal obtenida, depende de las impurezas de la caliza utilizada como también de la temperatura de calcinación, una impura, da una cal dura sise calcina a temperaturas elevadas. Las cales tienen una resistencia no mayor de 50 Kp/cm por lo que se emplean en piezas no resistentes. PROPIEDADES DE LAS CALES. HIDRAULICIDAD Es la relación entre los silicatos y aluminatos respecto al óxido de calcio Índice de hidraulicidad= (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 [arcilla] / CaO + MgO [caliza]). (Tantos por ciento, peso, de los distintos componentes, antes de la cocción). De menor a mayor índice de hidraulicidad: -Cal aérea -Cal débilmente hidráulica -Cal medianamente hidráulica -Cal hidráulica normal Cal eminentemente hidráulica

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DENSIDAD La densidad real de la cal aérea es del orden de 2,25 kg/dm3. Para las cales hidráulicas 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 aéreas y de 0,5 a 0,9 kg/dm3. Para las hidráulicas. FRAGUADO El fraguado de la cal es un proceso químico; consiste en la evaporación del exceso de agua empleado en amasar la pasta, seguido de una sustitución del agua por el CO2 de la atmósfera, pasando de nuevo del hidróxido al carbonato cálcico. Como el anhídrido carbónico seco no reaccionaría con el hidróxido cálcico seco, es necesario que exista algo de humedad presente. El tiempo de fraguado de las cales aéreas no se especifica en las normas españolas, pero puede afirmarse que se trata de un conglomerante de fraguado lento. En las cales hidráulicas no solo se produce la carbonatación del hidróxido cálcico sino también la hidratación de los silicatos y aluminatos presentes. El fraguado de cualquier tipo de cal hidráulica no debe comenzar antes de 2 horas ni terminar después de 48 horas. ESTABILIDAD DE VOLUMEN La cal sufre un aumento de volumen una vez colocada en obra (varios meses después). Se acusa en grietas horizontales del enlucido coincidiendo con las juntas de los ladrillos. Las causas más frecuentes de este aumento de volumen son: -Presencia de magnesio sin hidratar. Su hidratación es muy lenta y puede suceder meses después de ser colocada en obra con la consabida expansión. -La existencia de cal libre (sin hidratar) al realizar la fábrica . Al apagarse después aumenta de volumen. RESISTENCIA MECÁNICA Las cales tienen una resistencia no mayor de 50 Kp/cm por lo que se emplean en piezas no resistentes. TIPOS DE CALES Los materiales ligantes son aquellos materiales que por medio de una transformación física, química o físico-química son capaces de unir entre sí otros materiales. Se clasifican en 2 grandes grupos: 

Aglomerantes: Son aquellos ligantes que para unir otros materiales sufren una reacción física bien sea la evaporación de disolventes, de agua, enfriamiento, etc. Algunos de estos materiales son: el barro, asfalto, betún, brea, resinas, pegamentos, silicona, plásticos y pinturas.

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Conglomerantes: para unir materiales sufren una reacción química llamada fraguado. Se subdividen en:  Aéreos: si sólo fraguan en el aire. A este grupo pertenecen la cal aérea y el yeso  Hidráulicos: fraguan en el aire y en el agua. En este grupo se incluyen la cal hidráulica y el cemento

La cal es uno de los materiales de construcción más antiguos ya que la más remota utilización de la cal de que se tiene noticia cierta es de unos 4000 años antes de Jesucristo en el revestimiento de las pirámides de Egipto. Se sabe que en la Muralla China se empleó ampliamente el mortero de cal. Conoció el pueblo romano con más perfección el proceso de fabricación. Vitrubio estableció especificaciones para el uso de la cal en morteros, en enlucidos y en carreteras, en base a las cuales se construyó la Vía Apia. La mayor contribución de los romanos a la tecnología de la cal fue la adición a la cal viva de cenizas volcánicas ricas en sílice, con lo cual se obtenía un material que fraguaba bajo el agua a diferencia de la cal viva sin ninguna adición, que no fraguaba más que al aire. Durante siglos se ha considerado como caliza impura, inadecuada para la fabricación de cal, la que contenía arcilla, hasta que en el siglo XVIII, en Inglaterra, se comprobó que con esta caliza se obtenía una cal de mayor calidad. Vicat, en la segunda década del siglo XIX, definió la teoría de la hidraulicidad afirmando que, cuando la caliza contiene una cierta proporción de arcilla íntimamente mezclada, da lugar, por cocción, a una cal hidráulica. Incluso llegó a fabricar una cal hidráulica artificial mezclando la arcilla y la caliza y cociendo después dicha mezcla. Por modificaciones y mejoras sucesivas del experimento de Vicat, se llegó al cemento Portland. Este destronó a la cal hidráulica, adquiriendo rápidamente la hegemonía que hoy tiene en el campo de los conglomerantes. Se llama cal a todo producto, sea cual fuere su composición y aspecto físico, que proceda de la calcinación de piedras calizas. Como consecuencia de las variaciones de composición de la roca de partida pueden obtenerse una serie de cales, que varían desde las cales muy puras; altamente cálcicas, hasta altamente hidráulicas, con contenidos de óxido de calcio de un 50% y aún menos. Así obtenemos dos tipos fundamentales de cales: Cales aéreas: Cales que se componen principalmente de óxido e hidróxido de calcio y magnesio, los cuales endurecen lentamente al aire por la acción del CO 2 de la atmósfera. No presentan propiedades hidráulicas, es decir, no endurecen con el agua y se obtienen a partir de rocas calizas con contenidos en carbonatos superiores al 95%.

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Cuando a una caliza más o menos pura la sometemos a una cocción (900-1000°C) se verifica la siguiente reacción CO3Ca + calor ^ CO2 + CaO El carbonato cálcico CO3Ca se descompone, dando anhídrido carbónico CO2, que es gaseoso y se desprende junto con los humos del combustible, y óxido de calcio CaO Denominándose al CaO cal viva, cuando se presenta en terrones, recibe el nombre de cal en terrones .La cal viva es un producto inestable, por tener gran avidez para el agua, con la que reacciona de la siguiente manera: CaO + H2O = Ca (OH)2 + 15.100 calorías Produciéndose hidróxido cálcico Ca(OH)2 o cal apagada, desprendiéndose calor, elevándose la temperatura a unos 160° C., pulverizándose y aumentando considerablemente de volumen aparente. Esta avidez para el agua es tan grande que absorbe el vapor de agua de la atmósfera y la de las sustancias orgánicas, produciendo efectos cáusticos. Cuando el agua añadida ha sido la indispensable para formar el hidróxido se denomina cal en polvo siendo un producto polvoriento. Si una vez formada la cal en polvo se sigue añadiendo agua se forma cal en pasta La cal apagada o hidratada en pasta tiene la propiedad de endurecerse lentamente en el aire, enlazando los cuerpos sólidos, por lo cual se emplea como aglomerante. Este endurecimiento recibe el nombre de fraguado, y es debido primeramente a una desecación por evaporación del agua con la que se formó la pasta, y después, a una recarbonatación por absorción del anhídrido carbónico del aire: Ca (OH)2 + CO2 = CO3Ca + H2O, formándose carbonato cálcico y agua, reconstituyendo la caliza de que se partió. Esta reacción 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 sólo en aire seco; en el húmedo, con mucha dificultad, y no se realiza dentro del agua, pues la disuelve, no sirviendo para obras hidráulicas. Por otro lado, al fraguar experimenta una contracción o disminución de 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 química carbonato de calcio, pues le acompañan otros cuerpos como la arcilla, magnesia, hierro, azufre, álcalis y materias orgánicas, las cuales al calcinarse, de no volatilizarse, comunican a la cal propiedades que dependen de la proporción en que entran a formar parte en la piedra caliza y se clasifican en cales grasas, magras e hidráulicas.

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Cal grasa: si la caliza primitiva contiene como máximo un 5% de óxido de magnesio, 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 húmedos y fuera del contacto del aire, y en el agua termina por disolverse. Cales magra: son las que proceden de calizas que contienen más de un 5% de óxido de magnesio. Al añadirles agua forman una pasta gris poco trabada, que se entumece menos y desprende más calor que las cales grasas. Al secarse en el aire se reducen a polvo, y en el agua se deslíen y disuelven. Por estas malas cualidades no se usan en construcción. Cal hidráulica: material conglomerante, pulverulento e hidratado que se obtiene calcinando calizas que contienen arcillas (sílice y alúmina), a una temperatura casi de fusión, para que se forme el óxido cálcico libre necesario para permitir su hidratación y, al mismo tiempo, deje cierta cantidad de silicatos de calcio deshidratados que den al polvo sus propiedades hidráulicas. Las cales hidráulicas, después de amasadas con agua, se endurecen en aire, y también en el agua, siendo ésta última propiedad las que las caracteriza. Según las normas españolas las cales se clasifican en: Cal aérea tipo I: Se emplean en revocos (enfoscados), blanqueos y morteros en general Cal aérea tipo II: Se emplea en trabajos toscos, en morteros para sentar fábricas y para fábricas de ladrillos sillico-calcáreos

Ilustración 11: CALES AEREAS

Las cales hidráulicas se clasifican en 3 tipos: SiO2 + Al2O3 + Fe2O (mínimo) Cal hidráulica I 20% Cal hidráulica II 15% Cal hidráulica III 10% SiO2 + Al2O3 + Fe2O= silicatos, aluminatos y ferritos

CO2 máximo 5% 5% 5%

Las cales a emplear en la estabilización de suelos vienen definidas por la Norma UNE-EN 459-1 "Cales para la construcción. Parte 1: Definiciones, especificaciones y criterios de conformidad". Se trata de Norma armonizada para las Cales para la AGLOMERANTES

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Construcción, incluyendo, por supuesto, las obras de ingeniería civil. Para la estabilización de suelos, se emplean las cales aéreas. Según esta norma, estas presentan las siguientes formas: Cales clase Q: Cales aéreas viva constituidas principalmente por óxido de calcio (CaO) y de magnesio (MgO), producidos por la calcinación de caliza. Dentro de este tipo se encuentran la CL 90-Q y la CL 80- Q. Donde el número 90 indica un 90% mínimo de CaO + MgO y