AGLOMERANTES

 5.1  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, protejerlos, 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.

5.2  ARCILLAS:

La arcilla está constituida por agregados de silicatos de aluminio hidratados, procedentes de la descomposición de minerales de aluminio. Presenta diversas coloraciones según las impurezas que contiene, siendo blanca cuando es pura. Surge de la descomposición de rocas que contienen feldespato, originada en un proceso natural que dura decenas de miles de años.

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.

Porosidad:

El grado de porosidad varía según el tipo de arcilla. Esta depende de la consistencia más o menos compacta que adopta el cuerpo cerámico después de la cocción.

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.

CLASIFICACION DE LA ARCILLA

• Arcillas caolines.            Son arcillas residuales, las más puras, de alto porcentaje de caolinita. Son de alto grado, grano fino. Cocción en blanco. Se emplean en la manufactura de loza, porcelana y papel.
• Arcillas grasas. Son arcillas muy plásticas y untuosas. Cocción en blanco. Se emplean en la manufactura de loza.
• Arcillas refractarias.      Son arcillas que contienen poco óxido metálico y álcalis, y pueden resistir temperaturas elevadas sin desagregarse, por cuya razón se usan en la construcción de hornos, crisoles, estufas y obras similares.
• Arcillas de alfarería.      Son arcillas semirefractarias de fuerte acción y muy semejantes a las arcillas refractarias. Se emplean en alfarería y cerámica.
• Arcillas para ladrillos y tejas.    Constituyen el tipo más corriente. Son de bajo valor. Se emplean en todas partes para estos productos. Al ser sometidas a la acción del fuego adquieren un color rojo.

USO DE LA ARCILLA

• 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.

5.3 YESO

El yeso está definido por determinadas propiedades físicas y químicas, interrelacionadas entre sí directa o indirectamente. En función de estas propiedades, intrínsecas o bien derivadas del proceso de fabricación (extracción, disposición del hornete, grado de cocido o molido), vendrá dado su uso en construcción.

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).

PROPIEDADES DEL YESO

Rápido fraguado y endurecimiento.

Permeable al agua (empleo solo en interiores).

Bajas resistencias mecánicas.

La reacción de hidratación es exotérmica y va acompañada de un ligero aumento de volumen (expansión).

Buena adherencia a otros materiales de construcción.

PRINCIPALES  FACTORES  QUE  CONDICIONAN  LA  CALIDAD  DE  LOS  YESOS  AGLOMERANTES

TIPOS DE YESO

Yeso Blanco:

Se obtiene a partir de un aljez, es muy blanco.

Yeso Escayola:

Es un grano muy fino, de muy alta calidad, fácil de moldear y duradero.

Yeso Gris o Negro:

Se obtiene calcinando la piedra aljez contactándolo con los combustibles.

Yeso Hidráulico:

Fragua debajo del agua, llamado yeso hidráulico.

Escayola Especial:

La diferencia con respecto a la escayola normal es que la especial se utiliza para los trabajos decorativos como molduras, paneles de tabiques, placas, bovedillas, etc.

Prefabricado:  

Tiene una mayor resistencia que los finos y gruesos, y se utiliza para realizar elementos de tabiquería prefabricados.

DRYWALL:

Drywall (también conocido como yeso, paneles de yeso, placas de yeso) es un panel hecho de yeso de yeso prensado entre dos hojas de papel grueso. Se utiliza para hacer las paredes y techos interiores. Construcción Drywall llegó a ser frecuente como una alternativa más rápida a los tradicionales listones y yeso. 

5.4 CAL:

Óxido de calcio, sustancia blanca cáustica que se hidrata produciendo calor al contacto del agua:

PROPIEDADES DE LA CAL:

Las propiedades de la cal que interesan a la construcción tienen que ver con la resistencia que se puede lograr, el tiempo de fraguado y la consistencia de las mezclas a base de este material. Si bien es cierto que el uso de la cal en la construcción es limitado, principalmente por lo lento de su ganancia en resistencia, aún se le usa y existen especificaciones que regulan las propiedades de este material. Las propiedades como la resistencia y el tiempo de fraguado están íntimamente relacionadas con la composición química de la cal. La composición química varía dependiendo de las impurezas contenidas en la materia prima, por ejemplo la roca caliza puede contener arcillas, hierro, azufre, carbonatos de magnesio, álcalis y otras impurezas que  afectan la reactividad de la cal con el agua.

TIPOS  DE CAL:

CAL VIVA: Se obtiene de la calcinación de la caliza que al desprender anhídrido carbónico, se transforma en óxido de calcio. La cal viva debe ser capaz de combinarse con el agua, para transformarse de óxido a hidróxido y una vez apagada (hidratada), se aplique en la construcción.

CAL HIDRATADA: Se conoce con el nombre comercial de cal hidratada a la especie química de hidróxido de calcio, la cual es una base fuerte formada por el metal calcio unido a dos grupos hidróxidos.

CAL HIDRAULICA:  Cal compuesta principalmente de hidróxido de calcio, sílica (SiO2) y alúmina (Al2O3) o mezclas sintéticas de composición similar. Tiene la propiedad de fraguar y endurecer incluso debajo del agua.

5.5 CEMENTO:

El cemento es un material que resulta de la combinación de arcilla molida con materiales calcáreos de polvo, en tanto, una vez que entran en contacto con el agua se solidifica y vuelve duro. Es mayormente empleado a instancias de la construcción, justamente por esa solidez que reviste, como adherente y aglutinante.

CEMENTO PORTLAND:

El cemento Portland es un conglomerante o cemento hidráulico que cuando se mezcla con áridos, agua y fibras de acero discontinuas y discretas tiene la propiedad de conformar una masa pétrea resistente y duradera denominada hormigón. Es el más usual en la construcción y es utilizado como aglomerante para la preparación del hormigón (llamado concreto en varias partes de Hispanoamérica). Como cemento hidráulico tiene la propiedad de fraguar y endurecer en presencia de agua, al reaccionar químicamente con ella para formar un material de buenas propiedades aglutinantes.

FABRICACION DE CEMENTO:

EXPLOTACION DE MATERIAS PRIMAS: Consiste en la extracción de las piedras calizas y las arcillas de los depósitos o canteras, las cuales dependiendo de sus condiciones físicas se hacen con los diferentes sistemas de explotación; luego el material se transporta a la fábrica.

PREPARACION Y CLASIFICACION DE LAS MATERIAS PRIMAS: Una vez extraídos los materiales, en la fábrica se reduce el tamaño de la caliza siguiendo ciertas especificaciones dada para la fabricación. Su tamaño se reduce con la trituración hasta que su tamaño oscile entre 5 y 10 mm.

HOMOGENEIZACION: Consiste en mezclar las arcillas y calizas, que ya han sido trituradas. Se lleva a cabo por medio de bandas transportadoras o molinos, con el objetivo de reducir su tamaño hasta el orden de diámetro de medio milímetro. En esta etapa se establece la primera gran diferencia de los sistemas de producción del cemento, (procesos húmedos y procesos secos).

CLINKERIZACION: Consiste en llevar la mezcla homogeneizada a hornos rotatorios a grandes temperaturas, aproximadamente a 1450°C. En la parte final del horno se produce la fusión de varios de los componentes y se forman gránulos de 1 a 3 cm de diámetro, conocidos con el nombre de clínker.

ENFRIAMENTO: Después que ocurre el proceso de clinkerización a altas temperaturas, viene el proceso de enfriamiento que consiste en una disminución de la temperatura para poder trabajar con el material. Este enfriamiento se acelera con equipos especializados.Adiciones finales y molienda: una vez que el clínker se ha enfriado, se prosigue a obtener la finura del cemento, que consiste en moler el clínker. Después se le adiciona yeso con el fin de retardar el tiempo de fraguado.

EMPAQUE Y DISTRIBUCION: Esta última etapa consiste en empacar el cemento fabricado en sacos de 50 kilogramos, (en Uruguay, desde abril del 2008 las bolsas que contienen cualquier materia prima, sea portland, harina , etc. no puede superar los 25kg) teniendo mucho cuidado con diversos factores que puedan afectar la calidad del cemento. Luego se transporta y se distribuye con cuidados especiales.

COMPOSICION QUIMICA DEL CEMENTO PORLAND:

Como se ha mencionado los componentes principales del cemento Portland lo constituyen los silicatos y los aluminatos de calcio, estos compuestos se forman por la asociación química de diferentes óxidos como el oxido de calcio (CaO), que se representa químicamente en forma abreviada por la letra C, la sílica (Si O2) que se representa por S, la alúmina (Al2O3) que se representa por A y el oxido de fierro (Fe2 O3) representado por F. Los compuestos principales resultado del proceso de fusión química en el horno son cuatro, sus nombres, formulas químicas abreviadas y abreviaciones comunes se citan a continuación:

TIPOS DE CEMENTOS PORTLAND

TIPO I: Cemento de uso general, no se requiere de propiedades y características especiales.
TIPO II: Resistente ataque moderado de sulfatos, como por ejemplo en las tuberías de drenaje (muros de contención, pilas, presas).
 TIPO III: Altas resistencias a edades tempranas, a 3 y 7 días.
 TIPO IV: Muy bajo calor de hidratación (Presas).
 TIPO V: Muy resistente acción de los sulfatos (Plataforma marina).

5.6 PUZOLANA: 

Las puzolanas son materiales silíceos o alumino-silíceos a partir de los cuales se producía históricamente el cemento, desde la antigüedad Romana hasta la invención delcemento Portland en el siglo XIX. Hoy en día el cemento puzolánico se considera un ecomaterial.

TIPOS DE PUZOLANAS:

PUZONALAS NATURALES:

Rocas volcánicas, en las que el constituyente amorfo es vidrio producido por enfriamiento brusco de la lava. Por ejemplo las cenizas volcánicas, las tobas, la escoria yobsidiana.

Rocas o suelos en las que el constituyente silíceo contiene ópalo, ya sea por la precipitación de la sílice de una solución o de los residuos de organismos de lo cual son ejemplos las tierras de diatomeas, o las arcillas calcinadas por vía natural a partir de calor o de un flujo de lava.

CENIZAS VOLANTES:

Las cenizas que se producen en la combustión de carbón mineral (lignito), fundamentalmente en las plantas térmicas de generación de electricidad.

Arcillas activadas o calcinadas artificialmente: por ejemplo residuos de la quema de ladrillos de arcilla y otros tipos de arcilla que hayan estado sometidas a temperaturas superiores a los 800 °C.

Escorias de fundición: principalmente de la fundición de aleaciones ferrosas en altos hornos. Estas escorias deben ser violentamente enfriadas para lograr que adquieran una estructura amorfa.

Cenizas de residuos agrícolas: la ceniza de cascarilla de arroz, ceniza del bagazo y la paja de la caña de azúcar. Cuando son quemados convenientemente, se obtiene un residuo mineral rico en sílice y alúmina, cuya estructura depende de la temperatura de combustión.

5.7 ESCORIAS DE ALTOS HORNOS:

Las escorias granuladas de alto horno son conglomerantes puzolánicos que se producen conjuntamente con el arrabio y se granulan por enfriamiento rápido de una escoria de composición adecuada en estado de fusión, resultante del proceso de fusión de hierro en un alto horno.

Este material es un producto no metálico compuesto fundamentalmente por silicatos y aluminosilicatos, y tiene propiedades hidráulicas en presencia de un activante adecuado. Debe estar compuesto por CaO, MgO y SiO2 en al menos 2/3 de su masa, y el resto estará compuesto por Al2O3 y pequeñas cantidades de otros óxidos.

La escoria granulada de alto horno sin procesar tiene el tamaño de la arena y tiene una humedad natural de entre el 10 y el 15%. Antes de usar se seca y se muele.

La utilización de las escorias granuladas de alto horno se reduce a las proximidades de los centros de producción de este conglomerante, altos hornos, y representa una gran alternativa a los cementos en la ejecución de varias capas del firme. En ocasiones se utilizan como adiciones en la constitución de algunos tipos de cemento.

5.8 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.

PROPIEDADES ASFALTICOS:

La Viscosidad

Establecida para un líquido como la resistencia que se opone a la fluencia de ese líquido.

El Punto de reblandecimiento

Los productos bituminosos no son sólidos verdaderos, por lo que no presentan un punto de fusión establecido. Se define un punto de reblandecimiento convencional que es la temperatura a la que adquiere una fluidez determinada.

La Ductilidad

Es la capacidad que poseen los materiales de deformarse por alargamiento sin que su masa se disgregue.

La Fragilidad

Esta propiedad es muy relevante para materiales impermeabilizantes. Se da cuando el material se hace excesivamente viscoso, se hace frágil, no aguanta esfuerzos y se rompe.

El Craqueo

El denominado “Ensayo Fraass” es la medida de las propiedades de quiebre del asfalto a bajas temperaturas.

La Pérdida por calentamiento

 La evaporación de parte de los materiales más volátiles puede evidenciar alguna alteración en las características de los betunes. Dicha propiedad nos permite saber sial calentar el material nos van a cambiar o no sus características.

La Resistividad / Conductividad Eléctrica

El asfalto tiene una alta resistencia eléctrica y es en consecuencia un buen material aislante. La resistencia de los grados comerciales decrece con el incremento de la temperatura.

Las Propiedades Térmicas

 El asfalto es moderadamente un buen material aislante térmico.

La Solubilidad

Esta propiedad nos fija si el material es puro o no. A través del tricloruro etano o S2Cpodemos ver si es soluble o no.

PRUEBAS DE LOS ASFALTOS

- Ligantes Asfalticos

- Cantidad mínima de la muestra: 5 kg.

- Clasificación de asfalto por penetración. Norma IRAM 6604

- Clasificación de asfalto por viscosidad. Norma IRAM 6835

- Peso específico. ASTM D-70

- Punto de inflamación Cleveland vaso abierto. ASTM D-92

- Penetración a 25ºC. ASTM D-5

- Penetración a 4ºC. ASTM D-5

- Ductilidad a 25ºC. ASTM D-113

- Ductilidad a 5ºC. ASTM D-113

- Punto de ablandamiento (A y E). ASTM D-36

- Pérdida por calentamiento. ASTM D-6

- Solubilidad en sulfuro de carbono. ASTM D-4

- Solubilidad en solventes clorados, ASTM D-2042

- Cenizas. ASTM D-128

- Ensayos de Oliensis. Norma LEMIT M1

- Pérdida en película delgada (TFOT). ASTM D-1754

- Pérdida en película rotativa fina (RTFOT). ASTM D- 2872

- Punto de rotura Fraass. Norma IRAM 6831

- Asfaltenos (insolubles en n- Heptano). ASTM D- 3279

- Viscosidad Saybolt a 135 ºC. ASTM E- 102- Punto de ablandamiento (Kramer-Sarnow)

- Índice de penetración (PFEIFFER)

- Compatibilidad de materiales asfálticos. ASTM D-1370

- Composición fraccional por cromatografía. ASTM D-4124

TERMINOLOGÍA PERUANA DE LOS ASFALTOS

§  Asfalto de petróleo

§  Asfalto fillerizado

§  Asfalto liquido

§  Asfalto natural (nativo)

§  Asfalto oxidado o soplado

§  Asfalto solido o duro

§  Betún

§  Betún asfáltico

§  Gilsonita

§  Material asfáltico para relleno de juntas

§  Material asfáltico prefabricado para relleno de juntas

§  Pintura asfáltica