Materiales Conglomerantes: Yeso, Cal, Cemento
En el ámbito de la construcción, los materiales conglomerantes son esenciales para la cohesión y durabilidad de las estructuras. Este artículo explora los tres tipos más comunes: yeso, cal y cemento, detallando sus propiedades, procesos de fabricación y aplicaciones.
1. Generalidades
Un aglomerante es un material que endurece por medios físicos y es capaz de unir fragmentos de una o varias sustancias, dando cohesión al conjunto sin cambiar la composición. Por ejemplo, el barro (inorgánico) o el betún (orgánico).
Un conglomerante es un material que fragua y endurece por medios químicos y es capaz de unir fragmentos de una o varias sustancias, dando cohesión al conjunto originando nuevos compuestos. Por ejemplo: cemento (inorgánico). En este artículo, nos centraremos en los conglomerantes más utilizados en la construcción.
2. Tipos de Conglomerantes
Los conglomerantes se clasifican según:
2.1. Capacidad de Fraguado
- Aéreos: Requieren la presencia de aire para fraguar.
- Hidráulicos: Pueden fraguar con o sin presencia de aire, incluso bajo el agua.
2.2. Naturaleza
- Yesos y Escayolas: Principalmente sulfato cálcico.
- Cales: Calizas descarbonatadas.
- Cementos: Silicatos y aluminatos cálcicos deshidratados.
3. Proceso de los Conglomerantes
Los conglomerantes se presentan en forma de polvo fino. Al amasarse con agua, adquieren un comportamiento plástico que permite su moldeo y adhesión a otros materiales. Una vez fraguados, se endurecen, adquiriendo rigidez y resistencia. El proceso general es el siguiente:
Conglomerante + agua => (amasado) => Pasta en estado fresco (comportamiento plástico) => (fraguado) => Pasta fraguada (rígida y de poca resistencia) => (Endurecimiento) => Pasta en estado endurecido (Rígida y resistente).
Yesos y Escayolas
El yeso, junto con algunos tipos de cal, es uno de los conglomerantes más antiguos. Se obtiene del aljez o piedra de yeso, sulfato cálcico dihidratado (SO₄Ca·2H₂O), un material abundante en terrenos sedimentarios. El aljez puro es blanco, pero suele presentar impurezas como arcilla, sílice y óxidos de hierro, lo que le da tonalidades amarillentas, grises o rojizas.
1. Obtención del Yeso
El yeso se obtiene mediante la cocción del aljez y posterior molienda. El proceso de fabricación incluye las siguientes etapas:
1.1. Etapas de Fabricación
- Trituración: Los bloques de cantera se reducen a un tamaño manejable.
- Cocción: El aljez se convierte en sulfato cálcico semihidrato mediante calcinación: SO₄Ca·2H₂O + calor (125-180ºC) => SO₄Ca·½ H₂O + 3/2 H₂O. El semihidrato puede presentarse en dos formas (α y β), siendo la β la más utilizada en construcción. A temperaturas superiores, se obtienen anhidritas con diferentes propiedades.
- Molienda: El resultado de la cocción se muele finamente.
- Envasado: El yeso molido se almacena en silos y se envasa rápidamente para protegerlo de la humedad.
2. Tipos de Yeso
La familia de yesos de construcción se clasifica en:
2.1. Materia Prima
- Aljez
2.2. Conglomerantes a Base de Yeso
- Para productos en polvo
- Para empleo directo en obra
- Para posterior transformación (paneles, placas de yeso laminado, etc.)
2.3. Tipos de Yeso Obtenidos
- Yesos premezclados
- Yesos especiales
- Otros productos secos en polvo (material de juntas, adhesivos)
3. Designación del Yeso
Los yesos de construcción se designan según la norma EN 13279-1, indicando:
- Tipo de yeso
- Referencia a la norma UNE EN 13279-1
- Identificación
- Tiempo de principio de fraguado
- Resistencia a compresión
Ejemplo: Yeso de construcción EN 13279-1 – B1/50/2
4. Propiedades del Yeso
4.1. Hidratación
La rehidratación del yeso en polvo con agua es una reacción exotérmica que produce una pasta homogénea que solidifica y endurece. La cantidad teórica de agua necesaria es del 20%, aunque se usa una relación agua/yeso entre 0.8 y 1. Mayor cantidad de agua aumenta la porosidad y el aislamiento térmico, pero disminuye la resistencia.
4.2. Fraguado
Proceso de solidificación de la pasta, con formación de cristales y adquisición de consistencia plástica. Va acompañado de una ligera expansión de volumen (1.5 mm/m).
4.3. Endurecimiento
Pérdida de plasticidad y adquisición de consistencia sólida, con aumento de resistencia y dureza. La densidad final del yeso endurecido varía entre 0.9 y 1.1 g/cm³.
4.4. Características del Yeso en Polvo
El yeso para la construcción debe cumplir especificaciones específicas.
4.5. Interacción con Otros Materiales
Los yesos no deben estar en contacto con materiales férricos debido a la corrosión. También se debe evitar el contacto con ciertos componentes de morteros y hormigones.
Cales
Algunos tipos de cal, junto con el yeso, fueron de los primeros aglomerantes utilizados. Los romanos fueron pioneros en el estudio y aplicación de la cal, combinándola con cenizas volcánicas para obtener un material que fraguaba bajo el agua.
1. Obtención de la Cal
La cal se obtiene por calcinación de piedras calizas. Originalmente, las arcillas se consideraban impurezas, pero se descubrió que con cierta proporción se obtenían morteros más resistentes que fraguaban bajo el agua. En el siglo XIX, Vicat desarrolló la teoría de la hidraulicidad.
2. Tipos de Cal
Para la industria de la construcción, se definen los siguientes tipos:
2.1. Cal para Construcción
Conglomerante con óxidos e hidróxidos de calcio (CaO, Ca(OH)₂) y menores cantidades de magnesio (MgO, Mg(OH)₂), silicio (SiO₂), aluminio (Al₂O₃) y hierro (Fe₂O₃).
2.2. Cal Aérea
Endurece lentamente al aire por la acción del dióxido de carbono atmosférico. No endurece por el agua. Puede ser cálcica o dolomítica.
- Cal viva: Óxido de calcio y magnesio, producida por calcinación de roca dolomítica.
- Cal apagada (hidratada): Hidróxido de calcio y magnesio, resultante de la hidratación controlada de la cal viva.
La cal aérea puede ser pura (cal grasa) o de baja calidad (cal magra).
2.3. Cal Hidráulica
Compuesta principalmente por silicatos cálcicos, aluminatos cálcicos e hidróxido de calcio, producida por calcinación de calizas arcillosas y posterior hidratación y trituración.
La cal hidráulica se obtiene de piedra caliza rica en arcilla. El contenido de arcilla determina sus propiedades, medido por el índice de hidraulicidad.
2.3.1. Nivel de Hidraulicidad
El índice de hidraulicidad clasifica la cal en:
- Cal aérea (0.00-0.10)
- Cal débilmente hidráulica (0.10-0.16)
- Cal medianamente hidráulica (0.16-0.31)
- Cal propiamente hidráulica (0.31-0.42)
- Cal eminentemente hidráulica (0.42-0.50)
- Cal límite (cemento lento) (0.50-0.65)
2.3.2. Etapas de Fabricación
- Trituración: Machaqueo y molienda de la piedra.
- Calcinación: Calcinación de la piedra en horno (1050ºC-1100ºC): CO₃Ca + calor => CaO + CO₂
- Apagado: Hidratación de la cal viva: CaO + H₂O => Ca(OH)₂ + calor.
- Cribado: Separación de porciones poco cocidas y muy cocidas.
- Envasado: La cal viva se envasa en recipientes impermeables. La cal hidráulica se conserva en almacenes secos y se envasa en sacos de papel.
3. Designación de la Cal
Las cales para construcción se designan según la norma EN 459-1, indicando tipo y resistencia.
Ejemplos: EN 459-1 DL 85- 30-S, EN 459-1 NHL 3,5, EN 459-1 HL 5, EN 459-1 FL B 5.
4. Puesta en Obra
La cal se utiliza en revestimientos, albañilería, estabilización de suelos, fabricación de pinturas, ladrillos refractarios, industria del vidrio y cerámica, fabricación de acero y otros productos no férricos, industria química y medio ambiente.