SEMNA V: AGLOMERANTES

“Año de la Inversión para el Desarrollo Rural y la Seguridad Alimentaria”

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS

Facultad de Ingeniería y Arquitectura

Escuela Académica Profesional de Ingeniería Civil

                       Filial - La Merced

                                                                                                                           

                                         

AGLOMERANTES

PROFESOR: REYNALDO  SUAREZ  LANDAURO

ALUMNO:   SACCACO SAUÑE YULIÑO   

CURSO: TECNOLOGÍA DE MATERIALES

CICLO             :                        IV

CHANCHAMAYO – 2014

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MATERIALES AGLOMERANTES

DEFINICIÓN:

Se llaman materiales aglomerantes aquellos materiales que, en estado pastoso y con consistencia variable, tienen la propiedad de poderse moldear, de adherirse fácilmente a otros materiales, de unirlos entre sí, protegerlos, endurecerse y alcanzar resistencias mecánicas considerables. Estos materiales son de vital importancia en la construcción, para formar parte de casi todos los elementos de la misma.

La arcilla es un suelo o roca sedimentaria constituido 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.

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:

• 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 secundarias: 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).

Uso de la arcilla:

La arcilla tiene propiedades plásticas, lo que significa que al humedecerla puede ser modelada fácilmente. Al secarse se torna firme y cuando se somete a altas temperaturas acaecen reacciones químicas que, entre otros cambios, causan que la arcilla se convierta en un material permanentemente rígido, denominado cerámica.

Por estas propiedades la arcilla es utilizada para hacer objetos de alfarería, de uso cotidiano o decorativo. Los diferentes tipos de arcilla, cuando se mezclan con diferentes minerales y en diversas condiciones, son utilizadas para producir loza, gres y porcelana. Dependiendo del contenido mineral de la tierra, la arcilla, puede aparecer en varios colores, desde un pálido gris a un oscuro rojo anaranjado. Un horno diseñado específicamente para cocer arcilla es llamado horno de alfarero.

La humanidad descubrió las útiles propiedades de la arcilla en tiempos prehistóricos, y los recipientes más antiguos descubiertos son las vasijas elaboradas con arcilla. También se utilizó, desde la prehistoria, para construir edificaciones de tapial, adobe y posteriormente ladrillo, elemento de construcción cuyo uso aún perdura y es el más utilizado para hacer muros y paredes en el mundo moderno. La arcilla fue utilizada en la antigüedad también como soporte de escritura. Miles de años antes de Cristo, por cuenta de los sumerios en la región mesopotámica, la escritura cuneiforme fue inscrita en tablillas de arcilla.

La arcilla cocida al fuego, la cerámica, es uno de los medios más baratos de producir objetos de uso cotidiano, y una de las materias primas utilizada profusamente, aun hoy en día. Ladrillos, vasijas, platos, objetos de arte, e incluso sarcófagos o instrumentos musicales, tales como la ocarina, fueron y son modelados con arcilla. La arcilla también se utiliza en muchos procesos industriales, tales como la producción de cemento, elaboración de papel, y obtención de sustancias de filtrado.

Los arqueólogos utilizan las características magnéticas de la arcilla cocida encontrada en bases de hogueras, hornos, etc, para fechar los elementos arcillosos que han permanecido con la misma orientación, y compararlos con otros periodos históricos.

Definición yeso:

Es el producto resultante de la deshidratación total o parcial del aljez o piedra pómez. Esta piedra se muele y se lleva a un horno giratorio en cuyo interior se deshidrata, calcina y cristaliza entre 400º y 500º C, con posterioridad el producto obtenido se enfría y se reduce a polvo en molinos de bolas. Este polvo amasado con agua fragua y endurece con extraordinaria rapidez (mortero de yeso).

Proceso de obtención del yeso:

La fabricación del yeso consta de cuatro fases importantes:

1ºExtraccion o arranque de piedra. Se extrae fácilmente con la ayuda de barrenos de pólvora de mina. Según la situación del filón, la cantera puede ser a cielo abierto o en galerías.

2ºFragmentacion y trituración de la piedra de yeso. Para esto, se emplean molinos de martillos. Se introducen en ellos la roca fragmentada y es triturada al golpeo de los martillos. Se emplean también las machacadoras de mandíbula, que consisten en una gruesa placa de acero fija y otra móvil, accionada por una biela-manivela. La apertura de estas mandíbulas es graduable, con lo que se consigue una granulometría diferente de la roca triturada.

3ºDeshidratacion y cocción de la piedra. Primitivamente se realizaba formando montones de piedras de yeso, en capas alternas de combustible y piedra, o, también, colocándola en unos huecos en las laderas de los montes, y empleando, con material de combustible, madera de los bosques próximos. El yeso así obtenido contiene las cenizas del combustible y muchas impurezas, por lo que se llama yeso negro; se emplea para construcciones no vistas.

Procedimientos de cocción del yeso:

Actualmente existen procedimientos para conseguir una perfecta cocción del aljez, sin riesgo de que se mezclen impurezas. Entre ellos están:

*Sistema de horno giratorio. El cuerpo principal de este horno esta formado por un cilindro de palastro, de 8 a 12m de longitud y 1.50m de diámetro. Este cilindro se calienta exteriormente y, por no estar revestido interiormente de material refractario, su perdida de calor es ínfima. La piedra de yeso se introduce reducida al tamaño de la gravilla fina, por lo que se evita una deshidratación rápida. El cilindro tiene, interiormente soldada, una chapa en forma de hélice, que es la encargada de ir sacando la piedra de yeso al exterior.

*Sistema de caldera. Esta formado por una caldera de palastro, de diámetro aproximado a dos metros, en cuyo interior giran unas paletas que hacen de amasadoras y rascadoras. Esta caldera cubre la parte superior de un hogar, alimentado normalmente con carbón de hulla.

La masa de piedra de yeso, al ser calentada y mezclada, ofrece el aspecto de hervir y, cuando el vapor a cesado, se da por terminada la operación de cocción. Acabada esta, el material se trasvasa automáticamente a un silo, situado junto a la caldera.

*Operación de molienda. Es una fase cargada dificultades por la gran elasticidad de la piedra de yeso característica esta que aumenta la cuantía económica de la operación.

Para realizarla, se emplean unos molinos formados por dos muelas de piedra, colocadas en posición horizontal, sobre otra. Normalmente, la superior esta en posición fija, y la inferior en posición móvil, para graduarla según el grado de finura.

Este sistema de molienda se completa con el tamizado a través de un cedazo de 144 mallas por centímetro cuadrado. Todo el material que pasa es envasado, y el retenido se somete nuevamente a molienda.

Modernamente hay instalaciones que efectúan la molienda y tamizado automáticamente, basándose en separadores de aire, basado en la fuerza centrifuga.

Clasificación de los yesos:

*Yeso gris o negro. Se obtiene calcinando la piedra algez en contacto con los combustibles. Los humos y las impurezas(cenizas, carbón, etc...), aparte de las que lleva consigo la piedra de yeso(se emplea un algez con muchas impurezas), ennegrecen el producto. La finura de molido es muy deficiente. Resulta el yeso de peor calidad, por lo que solo se emplea en obras no vistas.

*Yeso blanco. Se obtiene a partir de un algez con pequeñas proporciones de impurezas, después de calcinado y vitrificado es finamente molido hasta el punto de no quedar retenido mas de un 10% en un tamiz de dos décimas de mm. Es muy blanco y en mortero se utiliza para el enlucido de paredes y techos de interiores.

*Yeso escayola. Es un yeso blanco de la mejor calidad, tanto en purezas como en fineza del grano, no quedando retenido mas del 1%

En un tamiz de 0.2 mm.

Dadas sus características, la escayola se emplea en la fabricación de molduras y placas para la formación de cielos razos, que a su vez suelen ir decoradas.

Ningún tipo de yeso o escayola puede ser utilizado en exteriores por ser solubles en agua. El yeso es el aglomerante artificial más antiguo fue utilizado por egipcios, griegos y romanos.

*Yeso hidráulico. Si, en la operación de cocción, se calienta la piedra de yeso hasta una temperatura entre 800º y 1000º C, se producirá una disociación del sulfato cálcico, y aparecerá cierta cantidad de cal que actúa como acelerador de fraguado. Así se tiene un yeso que fragua debajo del agua, llamado yeso hidráulico.

La cocción de la piedra algez, para la obtención del yeso hidráulico, se realiza en hornos verticales continuos, que consta de un cilindro revestido interiormente de material refractario, que se carga en capas alternadas de piedra de yeso y carbón de cok.

Características del yeso:

Los ensayos mecánicos más característicos que se realizan con el yeso son los de compresión y flexión. Las normas españolas fijan los mínimos de la tabla 9.5

	Yeso negro	Yeso blanco	Yeso escayola
R. a flexión	30 Kgf/cm	40 Kgf/cm	70 Kgf/cm
R. a compresión	73 Kgf/cm	100 Kgf/cm	150 Kgf/cm

Cal.-

Definición de cal:

Es un producto resultante de la descomposición de las rocas calizas por la acción del calor. Estas rocas calentadas a mas de 900º C producen o se obtienen el óxido de calcio, conocido con el nombre de cal viva, producto sólido de color blanco y peso especifico de 3.4 kg./dm. Esta cal viva puesta en contacto con el agua se hidrata (apagado de la cal) con desprendimiento de calor, obteniéndose una pasta blanda que amasada con agua y arena se confecciona el mortero de cal o estupo, muy empleado en enfoscado de exteriores. Esta pasta limada se emplea también en imprimacion o pintado de paredes y techos de edificios y cubiertas.

Obtención de la cal:

Se puede obtener mediante las fases siguientes:

1º. - Extracción de la roca. El arranque de la piedra caliza puede realizarse a cielo abierto o en galería y por distintos medios, según la disposición del frente. Los bloques obtenidos se fragmentan para facilitar la cocción.

2º. - Cocción o calcinación. El carbonato de calcio (CO2Ca), componente principal de las calizas, al someterlo a la acción del calor se descompone en anhídrido carbónico y oxido de calcio o cal viva, produciéndose la reacción química:

CO3Ca+calorCO2+OCa

Para lograr la reacción de descomposición es necesario que la temperatura del horno sea superior a 900ºC.

• Tipo de hornos para la cocción:

• Horno de campana.
• Horno intermitente de cuba.
• Horno continuo.

3º. - Apagado de la cal. El oxido cálcico, o cal viva, no se puede emplear en la construcción de forma directa: es necesario hidratarla. Para ello, se la pone en contacto con el agua, operación que se llama apagado de la cal. Esta operación se puede efectuar por uno de los métodos siguientes:

• Por aspersión. Se extienden los terrones de cal viva sobre una superficie plana; seguidamente, se les riega con una cantidad de agua que oscile entre un 25% y un 50% con relación al peso; se cubren con arpilleras o capas de arena, para que se efectúe un apagado lento y completo. Y se obtiene cal en polvo.

• Por inmersión. Se reducen los terrones de cal al tamaño de grava. Esa grava se coloca en unos cestos de mimbre o de otro material y se introducen en agua, durante 1 minuto aproximadamente. A continuación, se vierten en un sitio preservado de corrientes de aire, donde la cal se va convirtiendo en polvo, a medida que se forma el apagado.

• Por fusión. Se introducen los terrones de cal en unos depósitos o recipientes que, a continuación, se llenan de agua. Cuando se ha efectuado el apagado, se obtiene una pasta blanda y untuosa, lo cual se cubre con una capa de arena para evitar su carbonatación.

Clases de cal:

Las rocas calizas casi nunca se encuentran puras (CO3Ca) en la naturaleza, sino que van acompañadas de materias orgánicas, arcilla u óxidos, impurezas que, al no volatilizarse en el proceso de calcinación, comunican a la cal distintas propiedades. La proporción de estas impurezas produce distintos tipos de cal.

• Cal aérea o grasa. Si la piedra caliza es pura o tiene un contenido máximo en arcilla de un 5%, produce una clase de cal muy blanca, que forma una pasta muy fina y untuosa cuando se apaga

• Cal magra o ácida. Si la cal no supera el 5% de la arcilla, pero contiene mas de un 10% de magnesia (Oxido de magnesio, sustancia terrosa, ect.), se tiene una cal de características ácidas. La pasta que se forma al mezclarla con agua es de color grisáceo. Esta cal no se emplea en construcción, porque la pasta se disgrega al secarse.

4º Materiales aglomerantes hidráulicos.-

Cemento.-

Definición del cemento:

Es el material aglomerante más importante de los empleados en la construcción. Se presenta en estado de polvo, obtenido por cocción a 1550º C una mezcla de piedra caliza y arcilla, con un porcentaje superior al 22% en contenido de arcilla. Estas piedras, antes de ser trituradas y molidas, se calcinan en hornos especiales, hasta un principio de fusión o vitrificación.

Proceso de obtención del cemento:

La piedra caliza en una proporción del 75% en peso, triturada y desecada, junto a la arcilla en una proporción del 25% se muelen y mezclan homogéneamente en molinos giratorios de bolas. El polvo así obtenido es almacenado en silos a la espera de ser introducidos en un horno cilíndrico con el eje ligeramente inclinado, calentado a 1600º C por ignición de carbón pulverizado, donde la mezcla caliza arcilla, sufre sucesivamente un proceso de deshidratación, otro de calcinación y por ultimo el de vitrificación. El producto vitrificado es conducido, a la salida del horno a un molino-refrigerador en el que se obtiene un producto sólido y pétreo conocido con el nombre de clinker, que junto a una pequeña proporción o pequeña cantidad de yeso blanco o escayola es reducido a un polvo muy fino, homogéneo y de tacto muy suave en molinos de bolas giratorias, como es el cemento, que es almacenado en silos para su posterior envasado y transporte.

Cemento natural y sus clases:

El cemento natural, llamado romano, atendiendo a su principio y fin de fraguado, se divide en:

• Cemento rápido. De aspecto y color terroso, por su alto contenido en arcilla (del 26% al 40%), es un aglomerante obtenido por trituración, cocción y reducción a polvo de margas calizas que, en la fase de cocción, ha sido sometido a una temperatura entre 1000º y 2000º C.

El principio de fraguado se origina entre los 3 y 5 minutos después de amasado, y se termina antes de los 50 minutos.

Se designa con las letras NR, seguidas de un número, que expresa la resistencia a la compresión. Por ser la temperatura de cocción muy baja no llegan a formarse algunos silicatos, por lo que resulta un aglomerante de baja resistencia mecánica.

Normalmente, con este tipo de cemento no se hace mortero, aunque admite una cierta cantidad de arena. Se emplea en forma de pasta para usos similares a los del yeso, con la ventaja de fraguar en ambientes húmedos y de resistir a las aguas, en general.

• Cemento lento. Es de color gris, porque el contenido de arcillas de estas calizas esta comprendido entre el 21% y el 25%.

El fraguado se inicia transcurrido unos 30 minutos después de su amasado, y termina después de varias horas.

Para obtener esta clase de cemento, se calcinan las rocas calizas a una temperatura comprendida entre 1200º y 1400ºC.

Se designa con las letras NL, seguidas de un numero, que expresan su resistencia a la compresión. El empleo de este tipo de cemento es cada vez mas reducido, porque sus propiedades y características han sido superadas por los cementos artificiales.

Cemento artificial y sus clases:

Es el que se obtiene mezclando piedra caliza con arcilla, en proporciones convenientes; la mezcla obtenida se calcina en hornos giratorios, hasta su principio de fusión (aprox. 1500ºC); este producto llamado clinker, de color grisáceo-verdoso, se mezcla con otros materiales diversos, según la clase de aglomerante que se desea obtener, y se reduce a polvo.

• Cemento Pórtland. Llamado así a su color, semejante al de la piedra de las canteras inglesas de Pórtland, es un conglomerante hidráulico, obtenido por la pulverización del clinker, y sin mas adición que la piedra de yeso natural, en un porcentaje no superior al 5%, para retrasar el fraguado de los silicatos y aluminatos anhidros, que forman el clinker. Su color es gris, mas o menos oscuro, según la cantidad de oxido férrico.

• Denominación. Eventualmente puede darse la denominación comercial del cemento Pórtland a aquel que, además de los componentes principales, clinker y piedra de yeso, contenga otras adiciones no nocivas, en proporción inferior al 10%, con objeto de mejorar algunas cualidades.

Se fabrican varias clases de cemento, las cuales se determinan con unas siglas, compuestas de letras, que son las iniciales de su nombre y un numero indicador de la resistencia mínima a la compresión, en kilogramos por centímetro cuadrado, que, a los 28 días, debe alcanzar el mortero confeccionado con tres partes de arena normal (97% de sílice, procedente de Segovia y de granulometría fijada) y una de cemento.

Normalmente, se encuentran las siguientes categorías de cementos Pórtland:

Pórtland 250	(Designación P-250)
Pórtland 350	(Designación P-350)
Pórtland 450	(Designación P-450)

Cal hidráulica.-

Definición cal hidráulica:

Es una variante de la anterior (cal viva). El porcentaje de arcilla en la roca caliza es superior al 5%, la cal que se obtiene posee propiedades hidráulicas, aun manteniendo las propiedades de la cal grasa. Por consiguiente, este tipo de cal puede fraguar y endurecer en el aire y debajo del agua.

Escoria de alto horno: Material no metálico formado por silicatos y otras bases producto de la fusión del hierro en un alto horno.

escoria: Materia residual de un alto horno que se emplea como capa en la construcción de cubiertas, etc.

alto horno: Cuba vertical muy prolongada destinada a reducir el mineral de hierro mediante coque y un fundente con la ayuda de aire a presión inyectado. 

materiales bituminosos

Los materiales bituminosos son sustancias de color negro, sólidas o viscosas, dúctiles, que se ablandan por el calor y comprenden aquellos cuyo origen son los crudos petrolíferos como también los obtenidos por la destilación destructiva de sustancias de origen carbonoso.