TECNOLOGIA DE LOS MATERIALESCAPITULO III ALIGANTES 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 CAL YESO ARCILLA 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 (CaO): la caliza se calcina da lugar a la cal viva CaCO3 + calor CaO + CO2 apagada Ca(OH)2 CaO + H2O Ca(OH)2 + Calor Cal . 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.CAL CLASIFICACIÓN DE LA CAL: POR LA ACCIÓN DEL AGUA Cal Viva Cal apagada POR SU GROSURA Cal Grasa: Se obtiene de una caliza que contiene hasta 5% de arcilla. óxido de magnesio en proporciones superiores al 10% . Esta cal puede endurecer y consolidarse bajo el agua .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.CAL POR SUS CARACTERÍSTICAS QUIMICAS . .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). a temperaturas bastante altas..OBTENCION -La cal se obtiene calentando La piedra caliza. esencialmente de carbonado cálcico.. 1.La piedra de cal se reduce en trozos 2. Calcinación de la cal CaCO3 + calor CaO + CO2 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 . . tratamientos de agua. papel. refractarios. tratamiento de gases. industria química.etc. industria alimenticia. acero.APLICACIONES Las aplicaciones de la cal son muy diversas y se usan en: Agricultura. camaronicultura. vidrio. . Ing. minería. Civil. . la cal viva se hidrata formándose hidróxido de calcio. mejorando gradualmente sus características mecánicas. La cal se usa para secar los suelos húmedos y mejorar los suelos arcillosos. la cal hidratada y la lechada de cal neutralizan las arcillas del suelo. Este tratamiento ha gozado recientemente de mucho desarrollo y juega un papel importante en las técnicas modernas de construcción. En presencia de agua. El calor liberado en esta reacción se usa para secar rápidamente los suelos húmedos.Ingeniería Civil El tratamiento de suelos es el principal uso de la cal en la ingeniería civil. También la cal viva. 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. . 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. además de facilitar el trabajo. así como en la elaboración de ladrillos refractarios para fundiciones y hornos cementeros. En su forma granular se usa para reparar recubrimientos. . 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.Refractarios La cal dolomítica doblemente calcinada se obtiene sometiéndola a temperaturas extremadamente altas. esta cal es usada como refractario. . 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.Tratamiento de aguas La cal es esencial para ajustar el pH y suavizar el agua potable y las aguas de proceso. 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. así como para el tratamiento de aguas de desecho urbanas e industriales. tiene una gran plasticidad. 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. o sea que permite hacer cualquier trabajo de albañilería más fácil y rápidamente con menor esfuerzo del operario o albañil. . lo que permite mayor facilidad para proporcionar por volumen los componentes de morteros mixtos. lo que le da excelentes condiciones de trabajabilidad.En el Perú Cal Hidráulica Comacsa (CHC) es una cal hidráulica puzolánica. Todas las normas internacionales y nacionales los especifican y recomiendan.- La mayor plasticidad y resistencia de la CHC le permite hacer morteros más trabajables y resistentes. Cal. 2. . Usos: 1.-Universalmente se recomiendan los MORTEROS MIXTOS de Cemento. siendo una tradición usarlos. Arena. para casi todos los trabajos de albañilería. Enlucidos exteriores e interiores. Tarrajeos. interiores y exteriores. Trabajos de gasfiteria. Cielos rasos. . Revoques con relieve. Cualquier trabajo de albañilería. LOS MORTEROS MIXTOS se usan para: Asentar ladrillos para muros o paredes. Propiedades físicas de Tiempo de fraguado: chc: Inicial: 3 a 4 horas Final: 6 a 7 horas máximo NOTA: No olvidar que la mayoría de las cales no son hidráulicas y fraguan reaccionando con CO2 (Anhídrido Carbónico) del aire años después.8% máximo Método: ASTM C 151 .ASTM C 266 Expansión por Autoclavado: 0. Método: Gilmore . 86 . Propiedades físicas de chc: Resistencia a la Compresión: A los 07 días: 37 kg/cm2 A los 28 días: 48 kg/cm2 Método: ASTM C 141 Gravedad Específica: Ge = 2. Facilita el pañeteo y el frotachado de enlucidos. . El operario requiere menos tiempo para pañetear. Siendo cal. lo que no es común. Mejor acabado de enlucidos o revoques. tarrajear y frotachar los enlucidos. Su color claro cremoso da de por si una agradable apariencia. Resumen de ventajas de chc: Plasticidad y trabajabilidad. Un mejor acabado en los enlucidos con superficie más liza y uniforme. aporta resistencia a la compresión. Aligantes Aglomerantes YESO . areniscas. yeso crudo o yeso natural. de color blanco gris o rojizo Se encuentra con impurezas constituidas por arcillas. es un mineral compuesto de sulfato de calcio hidratado. cloruros de sodio. Es una roca sedimentaria de origen químico. caliza. lignita . Su fórmula química es Ca SO4 2(H2O) Este mineral puede ser rayado con la uña. PIEDRA ALGEZ El aljez. es de estructura laminar – granular. azufre. piedra YESO de yeso. En los moldes utilizados para preparación y reproducción de esculturas. En la fabricación de cemento. en Odontología. como paneles de yeso (Dry Wall o Sheet rock) para tabiques. En la elaboración de tizas para escritura. como pasta También es utilizado para obtener estucados y en la preparación de superficies de soporte para la pintura artística al fresco. . pues el yeso es mal conductor del calor y la electricidad. y escayolados para techos.USOS Es utilizado profusamente en construcción como pasta para enlucidos y revoques. Para confeccionar moldes de dentaduras. Se usa como aislante térmico. Prefabricado. Para usos quirúrgicos en forma de férula para inmovilizar un hueso y facilitar la regeneración ósea en una fractura. 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. Para uso general. Para uso donde se requieren altas resistencias a edades tempranas. II : Moderado. . IV : Bajo calor de hidratación. Para uso general y además en construcciones donde existe un alto ataque de sulfatos. V : Resistente a la acción de los sulfatos. III : Altas resistencias. Para uso donde se requiere un bajo calor de hidratación. Para uso general y además en construcciones donde existe un moderado ataque de sulfatos o se requiera un moderado calor de hidratación. donde no son requeridos otros tipos de cemento. .Clasificación del Cemento I : Normal. edificios. . como por ejemplo en las tuberías de drenaje. TIPO II Se utiliza cuando es necesario la protección contra el ataque moderado de sulfatos. pavimentos. esta propiedad se obtiene al molerse el cemento más finamente durante el proceso de molienda. entre los usos donde se emplea este tipo de cemento están: pisos. elementos prefabricados. TIPO III Desarrolla altas resistencias a edades tempranas. estructuras.TIPO I Este tipo de cemento es de uso general. .TIPO IV Se utiliza cuando por necesidades de la obra. se requiere que el calor generado por la hidratación sea mantenido a un mínimo. TIPO V Se utiliza cuando es necesario la protección contra el ataque de sulfatos. el desarrollo de resistencias de este tipo de cemento es muy lento en comparación con los otros tipos de cemento. pero en una proporción mayor que cuando se usa el cemento tipo II. Cemento Pórtland puzolana . Cemento Pórtland modificado con escoria Tipo I (SM).Cementos Hidráulicos Adicionados Estos cementos han sido desarrollados debido al interés de la industria por la conservación de la energía y la economía en su producción. Cemento Pórtland modificado con puzolana Tipo I (PM).Tipo S.Tipo IS. .Tipo IP y Tipo P. La norma ASTM C 595 reconoce la existencia de cinco tipos de cementos mezclados: Cemento Pórtland de escoria de alto horno . Cemento de escoria . Cementos Especiales Cementos para Pozos Petroleros Cementos Plásticos Cementos Pórtland Impermeabilizados Cementos de Albañilería Cementos Expansivos Cemento Portland Blanco Pórtland férrico . una isla del condado de Dorset. . en Inglaterra por el constructor Joseph Aspdin.CEMENTO PORTLAND El cemento Pórtland es el tipo de cemento más utilizado como aglomerante para la preparación del concreto. Fue inventado en 1824. El nombre se debe a la semejanza en su aspecto con las rocas encontradas en la isla de Pórtland. Obtención Clinker .Horneado 5.Molienda 4..Reducción de la Caliza y su homogenización 3.Envase y Despacho del cemento 1.Obtención del Cemento 6.FABRICACION DEL CEMENTO Extracción de la materia prima: 2..- .... 5%).Fabricación Las materias primas para la producción del Pórtland son minerales que contienen: óxido de calcio (44%).6%). con frecuencia los minerales ya tienen la composición deseada. o bien minerales de hierro. La extracción de estos minerales se hace en canteras. que preferiblemente deben estar próximas a la fábrica. óxido de aluminio (3. bauxita. óxido de hierro (3%) óxido de manganeso (1. sin embargo en algunos casos es necesario agregar arcilla o calcáreo. . u otros minerales residuales de fundiciones.5%). óxido de silicio (14. y rodando lentamente. . El material resultante es denominado clinker. constituido de un inmenso cilindro (llamado kiln) dispuesto horizontalmente con una ligera inclinación. la temperatura es tal que hace que los minerales se combinen pero no se fundan o vitrifiquen. En la zona de alta temperatura el óxido de calcio reacciona con los silicatos y forma silicatos de calcio (Ca2Si y Ca3Si). el carbonato de calcio (calcáreo) se separa en óxido de calcio y dióxido de carbono (CO2). El clinker puede ser conservado durante años antes de proceder a la producción del cemento. La temperatura crece a lo largo del cilindro hasta llegar a aproximadamente 1400°C. con la condición de que no entre en contacto con el agua. En la sección de temperatura menor. La mezcla es calentada en un horno especial. Se forma también una pequeña cantidad de aluminato tricálcico (Ca3Al) y Ferroaluminato tetracálcico (Ca4AlFe). gas de efecto invernadero.700 julios por gramo. . El polvo obtenido es el cemento preparado para su uso. Para mejorar las características del producto final al clinker se le agrega aproximadamente el 2 % de yeso y la mezcla es molida finamente. pero a causa de las perdidas de calor el valor es considerablemente más elevado.Fabricación La energía necesaria para producir el clinker es de aproximadamente 1. 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. PUZOLAN A . - Es el nombre genérido que se le da a los materiales silicios aluminosos.PUZOLANA DEFINICIÓN. . 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. . 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 . pizarras. Artificiales: son aquellas que teniendo un origen sedimentario necesitan ser tratados para tener actividad puzolanica arcillas.CLASES Naturales: 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. 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. Puzolana + arena de Ottawa + agua Luego a esta preparación se coloca en 3 probetas cilíndricas luego estas probetas se dejan a 7 días. . 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. Pasado este tiempo se prueba su resistencia la cual no debe ser inferior a 55kg /cm2. luego se le añade arena de Ottawa y agua.PUZOLANA: ACTIVIDAD PUZOLÁNICA La puzolana debe cumplir con cierto requisitos establecidos en la norma ASTM NTP. METODO Metodo de la cal. Este segundo debe llegar como mínimo a 75% de resistencia de la primera probeta. para poder ser utilizadas mediante procedimiento donde se establecer por normas donde se prueban. ARCILLA . el producto que resulta posee una dureza y un estado inalterable. Es un material terroso de grano generalmente fino y capaz de convertirse en una masa plástica al mezclarse con cierta cantidad de agua. siendo un silicato alumínico hidratado. La Arcilla no se transforma en cerámica hasta que toda el agua que contiene de manera natural y química se elimina por el calor. Proviene de la descomposición de las Rocas Feldespato. Conserva su forma inicial después del secado.Introducción La Arcilla es un tipo de Roca Natural Sedimentaria. adquiriendo a la vez la suficiente dureza par ser manejada. . cuando esto sucede al cocerlo en el horno. Otra definición podría ser la disgregación y descomposición de las rocas feldespáticas durante millones de años para dar lugar a partículas pequeñísimas.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. . Su masa se expande con el agua. . Al secarse su masa se contrae en un 10% Generalmente se le encuentra mezclada con materia orgánica. Sumamente higroscópico.Características de la Arcilla Material de estructura laminar. Adquiere gran dureza al ser sometida a temperaturas mayores a 600°C. Con la humedad se reblandece y se vuelve plástica. Plasticidad: Mediante la adición de una cierta cantidad de agua.PROPIEDADES DE LA ARCILLA. la arcilla puede adquirir la forma que uno desee. . carbonato cálcico. Color: Las arcillas presentan coloraciones diversas después de la cocción debido a la presencia en ellas de óxido de hierro. 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 varia según el tipo de arcilla. Las arcillas que cuecen a baja temperatura tienen un índice más elevado de absorción puesto que son más porosas. Esta depende de la consistencia más o menos compacta que adopta el cuerpo cerámico después de la cocción. Refractariedad: Todas las arcillas son refractarias.PROPIEDADES DE LA ARCILLA. . es decir resisten los aumentos de temperatura sin sufrir variaciones. aunque cada tipo de arcilla tiene una temperatura de cocción. TIPOS DE ARCILLA. La mayoría de los caolines son arcillas primarias. Arcillas primarias o residuales: Son las formadas en el lugar de su roca madre y no han sido por tanto transportadas por el agua. Estas tienden a ser de grano grueso y relativamente no plásticas. PROPIEDADES SEGÚN EXISTAN EN LA NATURALEZA Podemos hablar de dos tipos de arcillas: las primarias y las secundarias. . el viento o el glaciar. materias carbonosas y otras impurezas. .TIPOS DE ARCILLA. el viento y los glaciares pueden también transportar arcilla. mica. 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. Aunque el agua es el agente más corriente de transporte. PROPIEDADES SEGÚN EXISTAN EN LA NATURALEZA Arcillas secundarias: Son las que han sido desplazadas del lugar de la roca madre original. SEGÚN LA PLASTICIDAD Podríamos 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) . 100ºC. Por lo general son blancas. Suelen contener ilita acompañado de una proporción de caliza.750ºC. óxido de hierro y otras impurezas. ocre.SEGÚN SU FUSIBILIDAD Según el punto o grado de cocción. amarillo o marfil tras su cocción y se suelen encontrar cerca de la superficie del suelo.600 y 1. grises y poco coloreadas después de su cocción. . Son de color castaño. Arcillas fusibles ó arcillas de alfarería: Arcilla cuyo punto de fusión se alcanza por encima de los 1. podríamos hablar de dos tipos de arcilla: Arcillas refractarias: Arcillas y caolines cuyo punto de fusión está comprendido entre 1. estufas. Estas arcillas son útiles para gran variedad de productos. lo que significa que es relativamente pura y libre de hierro. .500ºC puede considerarse como una arcilla refractaria.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. principalmente en la fabricación de ladrillos refractarios y otras piezas para hornos. calderas… También son utilizadas como aditivos para las pastas de loza o las pastas para gacetas en los que se quiera aumentar la refractariedad. mucho de color.200-1. Su color de cocción va desde un gris claro a un gris oscuro o marrón. 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.ARCILLA PARA GRES O ARCILLA PARA LOZA Las arcillas para loza son arcillas secundarias y plásticas que se funden a 1. Cambian Esta . plasticidad y temperatura de cocción.300ºC. . densa. Arcilla apedernalada: Es una arcilla refractaria que ha sido compactada en una masa relativamente dura.OTRAS CLASES DE ARCILLAS La tierra para adobes: Se trata de una arcilla superficial adecuada para hacer adobes o ladrillos secados al sol. parecida a la roca. 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. El esquisto: Es una roca metamórfica formada por la naturaleza a partir de la arcilla sedimentaria. Casi no tiene plasticidad y contiene un alto porcentaje de arena. Puede utilizarse como aditivo o como principal ingrediente para ladrillos y otros productos pesados de arcilla. . Arcilla apedernalada: Es una arcilla refractaria que ha sido compactada en una masa relativamente dura. El esquisto: Es una roca metamórfica formada por la naturaleza a partir de la arcilla sedimentaria. densa. parecida a la roca.OTRAS CLASES DE ARCILLAS La tierra para adobes: Se trata de una arcilla superficial adecuada para hacer adobes o ladrillos secados al sol. con poca plasticidad a menos que se pulverice finamente y se deje humedecer durante largo tiempo. Casi no tiene plasticidad y contiene un alto porcentaje de arena. . 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. Se pueden emplear para colorear algunos tipos de vidrio. La Greda: Arcilla de quema blanca y poca plasticidad. . El gumbo: Es una arcilla superficial o del suelo. Ocre. 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. umbra y siena: Arcillas con gran contenido de combinaciones férreas y de manganeso que puede variar por ello es aconsejable efectuar ensayos previamente. muy plástica y pegajosa que contiene una cantidad considerable de materia orgánica. ladrillos. 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. la arcilla no es utilizada directamente sino más bien se la usa en la fabricación de baldosas. sanitarios.) Es muy utilizada en la fabricación de elementos decorativos. etc. y otros elementos dependiendo directamente en el uso al que se vaya a destinar la que se vaya a destinar la mezcla. elementos aislantes de temperatura y en una gran variedad de elementos de alfarería.) Dentro del campo de la construcción. La arcilla es uno de los principales componentes de los adobes ( tierra arcillosa. Por ejemplo en la cerámica se le combina o mezcla distintos tipos de arcillas. fundentes. tejas. y en la mezcla de las pinturas. para fabricar vajillas.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. .