5. -Materiales aglomerantes. Los materiales aglomerantes son aquellos materiales que, mezclados con agua, forman una masa plstica capaz de adherirse a otros materiales, y que al cabo del tiempo, por efectos de transformaciones qumica, fraguan, es decir, se endurecen reduciendo su volumen y adquiriendo una resistencia mecnica. Los materiales aglomerantes se suelen clasificar en areos e hidrulicos. Los aglomerantes areos son los que fraguan y endurecen en el aire, siendo incapaces de adquirir cohesin en un medio hmedo. Dentro de este grupo se encuentran el yeso y la cal grasa o area. Por su parte, los aglomerantes hidrulicos son aquellos que fraguan y endurecen en el aire y en un medio hmedo. Dentro de este grupo estn el cemento y la cal hidrulica, as como los morteros y hormigones. 5.1.- Yeso. Se trata de uno de los aglomerantes ms conocidos y utilizados desde la antigedad. Se obtiene por la deshidratacin parcial o total de la piedra de yeso o algez, que es un mineral cuya composicin qumica es sulfato clcico dihidratado, y tambin de la anhidrita, que es el sulfato clcico anhidro, aunque este mineral absorbe rpidamente agua convirtindose en algez. Entre las principales caractersticas del yeso tenemos: gran velocidad de fraguado, aunque se puede retardar aadindole aceites o alcohol; se adhiere a todos los materiales salvo la madera; Es tenaz y blando; buen aislante trmico y acstico; resistencia a la traccin y compresin variable segn las impurezas y la cantidad de agua empleada en el amasado. El principal inconveniente del yeso es ser un material muy higroscpico, impidiendo su uso en ambientes exteriores, en donde terminara disolvindose. Otro efecto de su avidez por el agua es que oxida rpidamente a los materiales ferrosos, por lo que no debe emplearse en la sujecin de materiales frricos. Para obtener el yeso, se tritura el mineral y se somete a una temperatura de 180C. Una vez deshidratado se muele hasta reducirlo a polvo. Tal y como se ha indicado, la deshidratacin puede ser parcial o total, hecho que se emplea para clasificar a los yesos. As, tendremos yesos semihidratados, que contienen media molcula de agua, y los yesos anhidros. Dentro de los yesos semihidratados, que son los ms empleados en la construccin tenemos tres variantes: yeso negro, yeso blanco y escayola. El yeso negro es el que se obtiene con el algez impuro directamente calcinado, con una pureza en yeso semihidratado del 60%, siendo de baja calidad y slo se emplea cuando no va a quedar a la vista. El yeso blanco se obtiene del algez purificado y contiene un 80% de yeso semihidratado, es de color blanco y es el empleado para enlucir paredes interiores, en estucos y en blanqueos. La escayola es un yeso blanco de mejor calidad, contiene un 90% de yeso semihidratado, finamente molido, emplendose en la elaboracin de elementos decorativos como cenefas, falsos techos, y tambin en molduras y vaciados. Pgina 14 de 21Los yesos anhidros son, en general, poco empleados y se obtienen al someter el algez a temperaturas ms elevadas. As, tenemos diferentes tipos segn la temperatura de deshidratacin: Anhidrita soluble que se obtiene a 180-300C, es muy higroscpica formando yeso semihidratado rpidamente; Anhidrita insoluble que se obtiene a 300-600, tambin denominada yeso muerto porque reacciona tan lentamente con el agua que sta se evapora antes; Yeso hidrulico, tambin llamado yeso de pavimento, se forma a 900-1000, y fragua muy lentamente bajo agua (24- 48h), pero al aire lo hace slo en 5h; Yeso almbrico, tambin llamado cemento keenes, se obtiene a partir del yeso semihidratado sumergindolo en una solucin al 12% de alumbre a una temperatura de 35. Es de fraguado lento (1-4h), no presentando expansin ni contraccin, pudiendo ser pulido asemejndose al mrmol. 5.2.- Cal. La cal se obtiene por la calcinacin de rocas calizas trituras, a temperaturas superiores a los 900C, formndose la denominada cal viva que es xido clcico. Para usar la cal viva es necesario aadirle agua, operacin que se denomina apagado de la cal, y en la que el xido de calcio se convierte en hidrxido clcico, que es la denominada cal apagada. Esta operacin debe realizarse con precaucin ya que la reaccin qumica que tiene lugar es fuertemente exotrmica, y puede realizarse de diversa formas como son: Apagado espontneo, que consiste simplemente en dejar los terrones de cal viva al aire, siendo el proceso lento adems de absorber CO2; Apagado por aspersin, en el que se riega con aproximadamente un 25-50% de agua la cal viva, tapndose posteriormente con arena, de forma que puede conservarse durante algn tiempo; Apagado por inmersin de los fragmentos de cal viva en agua durante un minuto, depositndolos posteriormente en cajas para que se disgreguen; Apagado por fusin, que es el empleado normalmente en la obra y que consiste en mezclar la cal viva con arena y agua; Apagado en autoclave con vapor de agua inyectado a presin, se trata de un mtodo rpido que da pastas ms plsticas, lo que permite enlucidos ms fciles de extender con la llana. La cal apagada se presenta en forma de polvo, que al aadirle agua se convierte en pasta de cal. Esta pasta fragua y endurece al aire, pero su resistencia mecnica no es muy grande. El endurecimiento se debe primero a la evaporacin del agua de la pasta, y despus a la reaccin del hidrxido de calcio con el CO2 para regenerar el carbonato de calcio. Normalmente, las calizas contienen impurezas y que seguirn presentes en la cal obtenida, lo que le confieren a sta propiedades particulares. As se tiene: Cal grasa, que se obtiene de calizas con un contenido en arcillas inferiores al 5%, y que al apagarse dan pasta fina trabada y untuosa de color blanco, y que al fraguar aumentan hasta 3.5 veces su volumen. Cal rida, magra o dolomtica, que se obtiene de calizas con menos del 5% en arcilla y ms del 10% de xido de magnesio; es de color gris y no se emplea en construccin. Cal hidrulica, que se obtiene de calizas con un contenido suficiente de slice y almina para permitir la formacin de silicatos de calcio, lo que le confiere propiedades de aglomerante hidrulico. Pgina 15 de 215.3.- Cementos. El trmino cemento se aplica, con carcter general, a cualquier producto que presente propiedades adhesivas y sea capaz de unir partes o piezas de un objeto o construccin. As,, con esta denominacin se engloban productos de muy diversa ndole constituidos por slice, almina, resinas sintticas, etc. Tal y como se seal anteriormente, los cementos empleados en construccin son aglomerantes hidrulicos formados por una mezcla de caliza, arcilla y otras sustancias, que cuando se les aade agua forman una masa de elevada plasticidad, y al perderla sufren un proceso de fraguado y endurecimiento, permaneciendo prcticamente estables. A lo largo de la historia se han empleado diversos tipos de cementos, que actualmente han cado en desuso. Uno de los ms conocidos es el denominado cemento natural o romanos, que se obtenan por calcinacin en horno de las margas, que son depsitos de carbonato de calcio amorfo, arcilla y arena en diversas proporciones. En la actualidad se emplean diferentes tipos de cementos, que sern abordados brevemente, siendo el ms importante por su uso el llamado cemento Portland, y en el cual centraremos nuestro estudio. 5.4.- Cemento Portland. Los cementos Portland tpicos consisten en mezclas de silicato triclcico (3CaOSiO2), aluminato triclcico (3CaOAl2O3) y silicato diclcico (2CaOSiO2) en diversas proporciones, junto con pequeas cantidades de compuestos de magnesio y hierro. En la industria cementera, las materias primas empleadas para la obtencin de los cementos son la piedra caliza y arcillas, en una proporcin de 3 a 1, junto con otros productos que contengan xido de aluminio y xido de silicio. De todo ello resulta una composicin final del cemento de: un 60% de cal, 19% de xido de silicio, 8% de xido de aluminio, 5% de hierro, 5% de xido de magnesio y 3% de trixido de azufre. La obtencin por va seca del cemento Portland puede dividirse en tres grandes fases: operaciones previas, obtencin del clinquer y molienda del cemento. Las operaciones previas incluyen las operaciones de secado, molienda y dosificacin a las que se someten las materias primas antes de introducirlas dentro del horno. En el secado se elimina el exceso de humedad, para lo que pueden aprovecharse los gases procedentes del horno de calcinacin, y en la molienda se trituran los materiales hasta fragmentos de dimetro inferior a 0.1mm. El clinquer es el termino con que se designa el producto granulado que se obtiene por la fusin parcial o total de una mezcla suficientemente fina y homognea de caliza y arcilla. Para la obtencin del clinquer se hace uso de hornos rotativos que pueden alcanzar los 150m de largo y 3m de dimetro. Estos hornos estn ligeramente inclinados, presentando un gradiente de temperaturas a lo largo de su longitud, debido a que la fuente de calor se encuentra slo en la parte inferior del mismo. Las materias primas se introducen por su parte superior, ya sea en forma de polvo seco de roca o como pasta hmeda hecha de roca triturada y agua (mtodo de obtencin por va hmeda). A medida que desciende la mezcla a travs del horno, llevndose a cabo los Pgina 16 de 21siguientes procesos: secado hasta una temperatura de 150C, deshidratacin de la arcilla a una temperatura prxima a los 500, descarbonatacin por eliminacin de CO2, hacia los 1.100C, clinquerizacin del material entre los 1.250 y 1500. El material tarda unas seis horas en pasar de un extremo a otro del horno. Posteriormente, el clinquer se somete a un proceso de enfriamiento, durante el cual se le suele aadir una pequea cantidad de yeso que permite regular el tiempo de fraguado del cemento. En los hornos modernos se pueden obtener de 27 a 30 kg. de cemento por cada 45 kg. de materia prima. La diferencia se debe sobre todo a la prdida de agua y dixido de carbono. El clinquer, una vez enfriado, sufre un proceso de molienda, y cuando se ha alcanzado el tamao de grano adecuado, se homogeneiza y se almacena en silos para su empaquetado y distribucin. El cemento debe conservarse en lugares cerrados, sin corrientes de aire y elevados del suelo, ya que el cemento es muy higroscpico. Cuando el cemento se mezcla con agua, tienen lugar una serie de reacciones qumicas en las que intervienen los componentes activos del cementos, silicato triclcico, aluminato triclcico y silicato diclcico. Estos componentes son inestables, y en presencia de agua reorganizan su estructura. El endurecimiento inicial del cemento se produce por la hidratacin del silicato triclcico, el cual forma una slice hidratada gelatinosa e hidrxido de calcio. Estas sustancias cristalizan, uniendo las partculas de arena o piedras siempre presentes en las mezclas de argamasa de cemento para crear una masa dura. El aluminato triclcico acta del mismo modo en la primera fase, pero no contribuye al endurecimiento final de la mezcla, y la hidratacin del silicato diclcico acta de modo semejante, pero mucho ms lentamente, endureciendo poco a poco durante varios aos. 5.5.- Otros tipos de cementos. Adems del cemento Portland, pueden elaborarse otros tipos de cementos con propiedades particulares, si bien muchos de estos cementos especiales se obtienen a partir del Portland por variacin del porcentaje de sus componentes habituales o la adicin de otros nuevos. Entre los cementos especiales por variacin de las proporciones del cemento Portland tenemos: Los cementos de fraguado rpido, a veces llamados cementos de dureza extrarrpida, se consiguen aumentando la proporcin de silicato triclcico, de forma que algunos de estos cementos se endurecen en un da al mismo nivel que los cementos ordinarios lo hacen en un mes. Sin embargo, durante la hidratacin producen mucho calor y por ello no son apropiados para grandes estructuras en las que ese nivel de calor puede provocar la formacin de grietas. Para los grandes vertidos suelen emplearse cementos especiales de poco nivel de calor, que por lo general contienen mayor cantidad de silicato diclcico. En obras de hormign expuestas a agentes alcalinos (que atacan al hormign fabricado con cemento Portland comn), suelen emplearse cementos resistentes con bajo contenido de aluminio. En estructuras construidas bajo el agua del mar suelen utilizarse cementos con un contenido de hasta Pgina 17 de 21un 5% de xido de hierro, y cuando se precise resistencia a la accin de aguas ricas en sulfatos se emplean cementos con una composicin de hasta 40% de xido de aluminio. Entre los cementos especiales por adicin de nuevas sustancias al cemento Portland tenemos: Los cementos siderrgicos o de alto horno, obtenidos por mezcla de escorias de alto horno, clinquer o cemento Portland y sulfato clcico, que se caracterizan por resistir las aguas corrosivas. Cementos puzolnicos, que se obtienen por mezcla de cemento Portland y puzolanas en un 15%-40%, y se caracterizan por resistir las aguas selenitosas y marinas. Cemento aluminoso (porcentaje en almina mayor del 32%), obtenido por fusin de un mezcla de caliza y bauxita o arcillas ricas en compuestos de aluminio, que se caracteriza por resistir los agentes qumicos, aguas cidas y sulfatadas. Cemento blanco que es un cemento Portland cuyas materias primas no contenan hierro y manganeso, que son los que dan el color grisceo