aligantes a 02013
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CAPITULO III
ALIGANTES
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES
ALIGANTES
DEFINICIÓN: Son materiales que pueden cohesionarse entre si o con otros materiales agregando ciertas sustancias (agua, temperatura), posteriormente se solidifican
ALIGANTES
CLASIFICACIÓN: Aglutinantes y Aglomerantes
Aglutinantes: Son materiales principalmente derivados del petróleo, tienen la propiedad de cambiar de forma al aumentar la temperatura. Ejm: asfalto
Aglomerantes : Son materiales aligantes que al adicionárseles agua pasan a un estado plástico y con el tiempo se solidifican, permitiendo la adherencia de partículas. Ejms: yeso, puzolana, cal, arcilla, cemento
ALIGANTES AGLOMERANTES
CALYESOARCILLA CEMENTO
CAL
DEFINICION: Es un aglomerante de color blanquecino amarillento o grisáceo que proviene de la calcinación de la piedra caliza.
La piedra caliza es sometida a grandes temperaturas para obtener CaO (óxido de calcio) o cal viva, para utilizar en la construcción es necesario agregar agua para obtener la cal apagada o Hidróxido de calcio Ca(OH)2
CAL
Cuando la caliza se calcina da lugar a la cal viva (CaO):
CaCO3 + calor CaO + CO2
Cal apagada Ca(OH)2
CaO + H2O Ca(OH)2 + Calor
CAL
CLASIFICACIÓN DE LA CAL:POR LA ACCIÓN DEL AGUA Cal Viva Cal apagada POR SU GROSURACal Grasa: Se obtiene de una caliza que
contiene hasta 5% de arcilla. Esta cal al apagarse forma una pasta ligosa y untuosa al tacto.
Cal árida: Procede de calizas que aún teniendo 5% de arcillas contiene además, óxido de magnesio en proporciones superiores al 10%
CAL
POR SUS CARACTERÍSTICAS QUIMICAS
- Cal dolomítica: cuando la proporción de óxido de magnesio es superior a 25%
-Cal hidráulica: Proveniente de la calcinación de calizas que tienen más del 5% de arcillas. Esta cal puede endurecer y consolidarse bajo el agua
OBTENCION
-La cal se obtiene calentando La piedra caliza, esencialmente de carbonado cálcico, a temperaturas bastante altas.
1.- La piedra de cal se reduce en trozos 2.- Se introduce en el horno y se calcina a una temperatura
entre 700° y 900° C para obtener la calcinación de la cal en cal viva (oxido cálcico CaO).
Calcinación de la cal
3.- La cal viva para ser utilizada en construcción es apagada mediante la adición de agua
Apagado de la cal viva
CaO + H2O Ca(OH)2 + Calor
CaCO3 + calor CaO + CO2
APLICACIONES
Las aplicaciones de la cal son muy diversas y se usan en:
Agricultura, industria química, Ing. Civil, tratamiento de gases, vidrio, acero, papel, refractarios, tratamientos de agua, industria alimenticia, minería, camaronicultura,etc.
Ingeniería Civil
El tratamiento de suelos es el principal uso de la cal en la ingeniería civil. Este tratamiento ha gozado recientemente de mucho desarrollo y juega un papel importante en las técnicas modernas de construcción. La cal se usa para secar los suelos húmedos y mejorar los suelos arcillosos.
En presencia de agua, la cal viva se hidrata formándose hidróxido de calcio. El calor liberado en esta reacción se usa para secar rápidamente los suelos húmedos. También la cal viva, la cal hidratada y la lechada de cal neutralizan las arcillas del suelo, mejorando gradualmente sus características mecánicas.
Los constructores han hecho uso de las propiedades cementantes de la cal durante milenios en estructuras como las Pirámides de Egipto o la Gran Muralla China. En nuestros días las mezclas a base de cal son usadas para los diversos trabajos de albañilería en la construcción.
Además, la cal se usa en la elaboración de modernos materiales de construcción como el concreto aereado y ladrillos de silicato de calcio. Estos materiales son apreciados porque poseen excelentes propiedades aislantes térmicas y acústicas, además de facilitar el trabajo.
Refractarios
La cal dolomítica doblemente calcinada se obtiene sometiéndola a temperaturas extremadamente altas, esta cal es usada como refractario. En su forma granular se usa para reparar recubrimientos, así como en la elaboración de ladrillos refractarios para fundiciones y hornos cementeros.
En el proceso de refinación del acero, el uso de cal dolomítica en lugar de cal viva pura alarga la vida útil de los recubrimientos refractarios.
Tratamiento de aguas
La cal es esencial para ajustar el pH y suavizar el agua potable y las aguas de proceso, así como para el tratamiento de aguas de desecho urbanas e industriales.
La cal viva es ampliamente usada para estabilizar lodos residuales y para el tratamiento de desechos orgánicos urbanos antes de su uso agrícola o incineración.
En el tratamiento de aguas residuales la cal es usada para ajustar el pH de aguas de desecho ácidas y para la floculación y precipitación de metales pesados.
En el Perú
Cal Hidráulica Comacsa(CHC) es una cal hidráulica puzolánica, tiene una
gran plasticidad, lo que le da excelentes condiciones de trabajabilidad, o sea que permite hacer cualquier trabajo de albañilería más fácil y rápidamente con menor esfuerzo del operario o albañil. En adición la CHC tiene gran re sistencia a la comprensión mucho mayor que lo común en cales hidráulicas normales.
La CHC se expende en sacos del mismo tamaño que los de cemento, lo que permite mayor facilidad para proporcionar por volumen los componentes de morteros mixtos.
Usos:1.- La mayor plasticidad y resistencia de la
CHC le permite hacer morteros más trabajables y resistentes.
2.-Universalmente se recomiendan los MORTEROS MIXTOS de Cemento, Cal, Arena, para casi todos los trabajos de albañilería, siendo una tradición usarlos. Todas las normas internacionales y nacionales los especifican y recomiendan.
LOS MORTEROS MIXTOS se usan para:Asentar ladrillos para muros o paredes,
interiores y exteriores.Tarrajeos.Enlucidos exteriores e interiores.Revoques con relieve.Cielos rasos.Trabajos de gasfiteria.Cualquier trabajo de albañilería.
Propiedades físicas de chc:Tiempo de fraguado:
Inicial: 3 a 4 horasFinal: 6 a 7 horas máximoNOTA: No olvidar que la mayoría de las cales no son hidráulicas y fraguan reaccionando con CO2 (Anhídrido Carbónico) del aire años después.Método: Gilmore - ASTM C 266
Expansión por Autoclavado:0.8% máximoMétodo: ASTM C 151
Propiedades físicas de chc:Resistencia a la Compresión:
A los 07 días: 37 kg/cm2A los 28 días: 48 kg/cm2Método: ASTM C 141
Gravedad Específica:Ge = 2.86
Resumen de ventajas de chc:Plasticidad y trabajabilidad.Mejor acabado de enlucidos o revoques.Facilita el pañeteo y el frotachado de enlucidos.Un mejor acabado en los enlucidos con superficie
más liza y uniforme.Siendo cal, aporta resistencia a la compresión, lo
que no es común.El operario requiere menos tiempo para pañetear,
tarrajear y frotachar los enlucidos.Su color claro cremoso da de por si una agradable
apariencia.
YESO
Aligantes Aglomerantes
YESOPIEDRA ALGEZ El aljez, piedra de yeso, yeso
crudo o yeso natural, es un mineral compuesto de sulfato de calcio hidratado; Es una roca sedimentaria de origen químico.
Su fórmula química es Ca SO4 2(H2O)Este mineral puede ser
rayado con la uña, es de estructura laminar – granular, de color blanco gris o rojizo
Se encuentra con impurezas constituidas por arcillas, areniscas, caliza, azufre, cloruros de sodio, lignita
USOSEs utilizado profusamente en construcción
como pasta para enlucidos y revoques; como pasta
También es utilizado para obtener estucados y en la preparación de superficies de soporte para la pintura artística al fresco.
Prefabricado, como paneles de yeso (Dry Wall o Sheet rock) para tabiques, y escayolados para techos.
Se usa como aislante térmico, pues el yeso es mal conductor del calor y la electricidad.
Para confeccionar moldes de dentaduras, en Odontología. Para usos quirúrgicos en forma de férula para inmovilizar un hueso y facilitar la regeneración ósea en una fractura.
En los moldes utilizados para preparación y reproducción de esculturas.
En la elaboración de tizas para escritura.En la fabricación de cemento.
CEMENTO
Sustancia de polvo fino capaz de formar una pasta blanda al mezclarse con agua y que se endurece espontáneamente en contacto con el aire.
Tiene diversas aplicaciones, como la obtención del concreto por la unión de arena y grava con cemento Portland, para pegar superficies de distintos materiales o para revestimientos de superficies a fin de protegerlas de la acción de sustancias químicas.
Clasificación del CementoI : Normal. Para uso general, donde no son requeridos otros tipos de
cemento.II : Moderado. Para uso general y además en construcciones donde
existe un moderado ataque de sulfatos o se requiera un moderado calor de hidratación.
III : Altas resistencias. Para uso donde se requieren altas resistencias a edades tempranas.
.IV : Bajo calor de hidratación. Para uso donde se requiere un bajo calor
de hidratación.
V : Resistente a la acción de los sulfatos. Para uso general y además en construcciones donde existe un alto ataque de sulfatos.
TIPO I Este tipo de cemento es de uso general, entre los usos donde se
emplea este tipo de cemento están: pisos, pavimentos, edificios, estructuras, elementos prefabricados.
TIPO II Se utiliza cuando es necesario la protección contra el ataque
moderado de sulfatos, como por ejemplo en las tuberías de drenaje.
TIPO III Desarrolla altas resistencias a edades tempranas, esta propiedad se
obtiene al molerse el cemento más finamente durante el proceso de molienda.
TIPO IV Se utiliza cuando por necesidades de la obra, se requiere
que el calor generado por la hidratación sea mantenido a un mínimo, el desarrollo de resistencias de este tipo de cemento es muy lento en comparación con los otros tipos de cemento.
TIPO V Se utiliza cuando es necesario la protección contra el
ataque de sulfatos, pero en una proporción mayor que cuando se usa el cemento tipo II.
Cementos Hidráulicos AdicionadosEstos cementos han sido desarrollados debido al interésde la industria por la conservación de la energía y laeconomía en su producción.La norma ASTM C 595 reconoce la existencia de cincotipos de cementos mezclados: Cemento Pórtland de escoria de alto horno - Tipo IS. Cemento Pórtland puzolana - Tipo IP y Tipo P. Cemento de escoria - Tipo S. Cemento Pórtland modificado con puzolana Tipo I (PM). Cemento Pórtland modificado con escoria Tipo I (SM).
Cementos Especiales
Cementos para Pozos Petroleros Cementos Plásticos Cementos Pórtland Impermeabilizados Cementos de Albañilería Cementos Expansivos Cemento Portland Blanco Pórtland férrico
CEMENTO PORTLAND
El cemento Pórtland es el tipo de cemento más utilizado como aglomerante para la preparación del concreto.
Fue inventado en 1824, en Inglaterra por el constructor Joseph Aspdin. El nombre se debe a la semejanza en su aspecto con las rocas encontradas en la isla de Pórtland, una isla del condado de Dorset.
FABRICACION DEL CEMENTO
1.- Extracción de la materia prima:2.- Reducción de la Caliza y su homogenización3.- Molienda 4.- Obtención Clinker - Horneado5.- Obtención del Cemento6.- Envase y Despacho del cemento
FabricaciónLas materias primas para la producción del Pórtland sonminerales que contienen: óxido de calcio (44%), óxido de silicio (14,5%), óxido de aluminio (3,5%), óxido de hierro (3%) óxido de manganeso (1,6%). La extracción de estos minerales se hace en canteras, quepreferiblemente deben estar próximas a la fábrica, confrecuencia los minerales ya tienen la composición deseada, sinembargo en algunos casos es necesario agregar arcilla o calcáreo, obien minerales de hierro, bauxita, u otros minerales residuales defundiciones.
La mezcla es calentada en un horno especial, constituido de un inmenso cilindro (llamado kiln) dispuesto horizontalmente con una ligera inclinación, y rodando lentamente. La temperatura crece a lo largo del cilindro hasta llegar a aproximadamente 1400°C; la temperatura es tal que hace que los minerales se combinen pero no se fundan o vitrifiquen.
En la sección de temperatura menor, el carbonato de calcio (calcáreo) se separa en óxido de calcio y dióxido de carbono (CO2). En la zona de alta temperatura el óxido de calcio reacciona con los silicatos y forma silicatos de calcio (Ca2Si y Ca3Si). Se forma también una pequeña cantidad de aluminato tricálcico (Ca3Al) y Ferroaluminato tetracálcico (Ca4AlFe). El material resultante es denominado clinker. El clinker puede ser conservado durante años antes de proceder a la producción del cemento, con la condición de que no entre en contacto con el agua.
Fabricación
La energía necesaria para producir el clinker es de aproximadamente 1.700 julios por gramo, pero a causa de las perdidas de calor el valor es considerablemente más elevado. Esto implica una gran demanda de energía para la producción del cemento, y por lo tanto la liberación de una gran cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera, gas de efecto invernadero.
Para mejorar las características del producto final al clinker se le agrega aproximadamente el 2 % de yeso y la mezcla es molida finamente. El polvo obtenido es el cemento preparado para su uso.
PUZOLANA
PUZOLANA
DEFINICIÓN.- Es el nombre genérido que se le da a los materiales silicios aluminosos, los cuales por sí solos poseen poco o ningún valor cementante pero en forma finamente dividida y en presencia del agua reaccionan químicamente con el hidróxido de calcio a temperatura de ambiente para formar componentes que sí posean propiedades cementantes.
PUZOLANA - CLASESNaturales: son aquellos que siendo
productos de la naturaleza ya sean con minerales o formación sedimentaria o ígnea tienen actividad puzolánica. Sin necesidad de ningún proceso previo para su utilización excepto su molienda.
Artificiales: son aquellas que teniendo un origen sedimentario necesitan ser tratados para tener actividad puzolanica arcillas, pizarras.
Sub productos: son los originadas como sub productos industriales por ser principalmente de combustión de carbonos de los centrales termoeléctricas se les denomina cenizas volantes.
PUZOLANA: ACTIVIDAD PUZOLÁNICA
La puzolana debe cumplir con cierto requisitos establecidos en la norma ASTM NTP, para poder ser utilizadas mediante procedimiento donde se establecer por normas donde se prueban.
METODO Metodo de la cal. se muele la puzolana a una fineza
similar a la que va ser obtenida a la del proceso molienda y luego se le agrega la cal, luego se le añade arena de Ottawa y agua.
Puzolana + arena de Ottawa + agua Luego a esta preparación se coloca en 3 probetas
cilíndricas luego estas probetas se dejan a 7 días. Pasado este tiempo se prueba su resistencia la cual no
debe ser inferior a 55kg /cm2. Método cemento: se hace una prueba comparativa a
una probeta de 100% de cemento y una segunda probeta de 35% de puzolana y 65% de cemento luego de un tiempo de curado de 28 días.
Este segundo debe llegar como mínimo a 75% de resistencia de la primera probeta.
ARCILLA
Introducción La Arcilla es un tipo de Roca Natural Sedimentaria.
Proviene de la descomposición de las Rocas Feldespato, siendo un silicato alumínico hidratado.
Es un material terroso de grano generalmente fino y capaz de convertirse en una masa plástica al mezclarse con cierta cantidad de agua.Conserva su forma inicial después del secado, adquiriendo a la vez la suficiente dureza par ser manejada. La Arcilla no se transforma en cerámica hasta que toda el agua que contiene de manera natural y química se elimina por el calor; cuando esto sucede al cocerlo en el horno, el producto que resulta posee una dureza y un estado inalterable.
ARCILLA
Podríamos definir la arcilla como una sustancia mineral terrosa compuesta en gran parte de hidrosilicato de alúmina que se hace plástica cuando se humedece y dura y semejante a la roca cuando se cuece. Otra definición podría ser la disgregación y descomposición de las rocas feldespáticas durante millones de años para dar lugar a partículas pequeñísimas.
Características de la Arcilla Material de estructura laminar. Sumamente higroscópico. Su masa se expande con el agua. Con la humedad se reblandece y se vuelve plástica. Al secarse su masa se contrae en un 10% Generalmente se le encuentra mezclada con materia orgánica. Adquiere gran dureza al ser sometida a temperaturas mayores a
600°C.
PROPIEDADES DE LA ARCILLA.
Plasticidad: Mediante la adición de una cierta cantidad de agua, la arcilla puede adquirir la forma que uno desee.
Merma: Debido a la evaporación del agua contenida en la pasta se produce un encogimiento o merma durante el secado.
Color: Las arcillas presentan coloraciones diversas después de la cocción debido a la presencia en ellas de óxido de hierro, carbonato cálcico.
PROPIEDADES DE LA ARCILLA.
Refractariedad: Todas las arcillas son refractarias, es decir resisten los aumentos de temperatura sin sufrir variaciones, aunque cada tipo de arcilla tiene una temperatura de cocción.
Porosidad: El grado de porosidad varia según el tipo de arcilla. Esta depende de la consistencia más o menos compacta que adopta el cuerpo cerámico después de la cocción. Las arcillas que cuecen a baja temperatura tienen un índice más elevado de absorción puesto que son más porosas.
TIPOS DE ARCILLA. PROPIEDADES
SEGÚN EXISTAN EN LA NATURALEZA
Podemos hablar de dos tipos de arcillas: las primarias y las secundarias.Arcillas primarias o residuales: Son las formadas en el lugar de su roca madre y no han sido por tanto transportadas por el agua, el viento o el glaciar. Estas tienden a ser de grano grueso y relativamente no plásticas. La mayoría de los caolines son arcillas primarias.
TIPOS DE ARCILLA. PROPIEDADES
SEGÚN EXISTAN EN LA NATURALEZA
Arcillas secundarias: Son las que han sido desplazadas del lugar de la roca madre original. Aunque el agua es el agente más corriente de transporte, el viento y los glaciares pueden también transportar arcilla. Éstas son mucho más corrientes que las anteriores y tienen una constitución más compleja debido a que están compuestas por material procedente de distintas fuentes: hierro, cuarzo, mica, materias carbonosas y otras impurezas.
SEGÚN LA PLASTICIDADPodríamos hablar teniendo en cuenta
una de las propiedades de la arcilla como es la plasticidad de dos tipos: las arcillas plásticas y las antiplásticas.
Arcillas plásticas: “hacen” pasta con el agua y se convierten en modelables
Arcillas antiplásticas: que confieren a la pasta una determinada estructura, que pueden ser químicamente inertes en la masa ó crear una vitrificación en altas temperaturas (fundentes)
SEGÚN SU FUSIBILIDAD
Según el punto o grado de cocción, podríamos hablar de dos tipos de arcilla:
Arcillas refractarias: Arcillas y caolines cuyo punto de fusión está comprendido entre 1.600 y 1.750ºC. Por lo general son blancas, grises y poco coloreadas después de su cocción.
Arcillas fusibles ó arcillas de alfarería: Arcilla cuyo punto de fusión se alcanza por encima de los 1.100ºC. Son de color castaño, ocre, amarillo o marfil tras su cocción y se suelen encontrar cerca de la superficie del suelo. Suelen contener ilita acompañado de una proporción de caliza, óxido de hierro y otras impurezas.
ARCILLAS REFRACTARIAS
Esta arcilla no es un tipo propiamente dicho dado que se refiere a la resistencia al calor de las arcillas en general independientemente del color, plasticidad…
Cualquier arcilla que resista la fusión hasta alrededor de los 1.500ºC puede considerarse como una arcilla refractaria, lo que significa que es relativamente pura y libre de hierro.
Estas arcillas son útiles para gran variedad de productos, principalmente en la fabricación de ladrillos refractarios y otras piezas para hornos, estufas, calderas…
También son utilizadas como aditivos para las pastas de loza o las pastas para gacetas en los que se quiera aumentar la refractariedad.
ARCILLA PARA GRES O ARCILLA PARA LOZA
Las arcillas para loza son arcillas secundarias y plásticas que se funden a 1.200-1.300ºC. Su color de cocción va desde un gris claro a un gris oscuro o marrón.
Cambian mucho de color, plasticidad y temperatura de cocción.
Esta puede presentar un grado óptimo de plasticidad así como de cocción o puede mejorarse añadiendo feldespato y arcilla de bola para ajustar su temperatura y plasticidad.
OTRAS CLASES DE ARCILLAS
La tierra para adobes: Se trata de una arcilla superficial adecuada para hacer adobes o ladrillos secados al sol. Casi no tiene plasticidad y contiene un alto porcentaje de arena.
Arcilla apedernalada: Es una arcilla refractaria que ha sido compactada en una masa relativamente dura, densa, parecida a la roca.
El esquisto: Es una roca metamórfica formada por la naturaleza a partir de la arcilla sedimentaria, con poca plasticidad a menos que se pulverice finamente y se deje humedecer durante largo tiempo. Puede utilizarse como aditivo o como principal ingrediente para ladrillos y otros productos pesados de arcilla.
OTRAS CLASES DE ARCILLAS
La tierra para adobes: Se trata de una arcilla superficial adecuada para hacer adobes o ladrillos secados al sol. Casi no tiene plasticidad y contiene un alto porcentaje de arena.
Arcilla apedernalada: Es una arcilla refractaria que ha sido compactada en una masa relativamente dura, densa, parecida a la roca.
El esquisto: Es una roca metamórfica formada por la naturaleza a partir de la arcilla sedimentaria, con poca plasticidad a menos que se pulverice finamente y se deje humedecer durante largo tiempo. Puede utilizarse como aditivo o como principal ingrediente para ladrillos y otros productos pesados de arcilla.
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OTRAS CLASES DE ARCILLAS
La bauxita o diaspora: Poseen un alto contenido en alúmina. Pueden ser altamente refractarias y se usan como materia prima para la producción de aluminio metálico.
El gumbo: Es una arcilla superficial o del suelo, muy plástica y pegajosa que contiene una cantidad considerable de materia orgánica.
La Greda: Arcilla de quema blanca y poca plasticidad. En el comercio se encuentra en forma de polvo o grumos que una vez se haya sedimentado se emplean como engobes sobre cacharros de barro.
Ocre, umbra y siena: Arcillas con gran contenido de combinaciones férreas y de manganeso que puede variar por ello es aconsejable efectuar ensayos previamente. Se pueden emplear para colorear algunos tipos de vidrio.
Usos de la Arcilla Para cualquier uso de la arcilla primero se le debe dar un tratamiento
determinado dependiendo del uso que se le quiera dar. Por ejemplo en la cerámica se le combina o mezcla distintos tipos de arcillas, fundentes, y otros elementos dependiendo directamente en el uso al que se vaya a destinar la que se vaya a destinar la mezcla.Es utilizada en la producción de aislantes eléctricos puesto que no transmiten la electricidad (para esto se utilizan arcillas que no contengan óxidos de hierro.)Dentro del campo de la construcción, la arcilla no es utilizada directamente sino más bien se la usa en la fabricación de baldosas, ladrillos, sanitarios, tejas, y en la mezcla de las pinturas, etc.
La arcilla es uno de los principales componentes de los adobes ( tierra arcillosa.)Es muy utilizada en la fabricación de elementos decorativos, para fabricar vajillas, elementos aislantes de temperatura y en una gran variedad de elementos de alfarería.