CALES - Apagado de la cal

CONSIDERACIONES PREVIAS
El oxido de calcio se combina con el agua dando lugar al hidróxido cálcico, desprendiendo calor y provocando un aumento de volumen.
La reacción viene definida por la fórmula:
CaO + H2O = Ca(OH)2
La velocidad de hidratación depende de los siguientes factores:
     1. DE LAS CANTIDADES FÍSICAS DE LA CAL VIVA
La cal finamente dividida o en terrones muy porosos presentará una gran superficie a la acción del agua y se hidratará rápidamente.
     2. DE LA COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA CAL VIVA
Cuanto más pura sea la cal viva, mayor será la velocidad de hidratación. La hidratación de una cal viva impurificada por magnesia frena la hidratación.
     3. DE LA TEMPERATURA DE COCCIÓN DE LA CALIZA
Lo mismo los fragmentos poco cocidos que los sobre cocidos tienen poca capacidad para hidratarse.
El apagado de la cal hidráulica es un fenómeno mucho más complejo debido a los silicatos y aluminatos que contiene.
Generalmente, el pagado se realiza humedeciendo la cal hidráulica con suficiente cantidad de agua, apilándola en montones y cubriendo éstos con arena para conservar la temperatura.
Estas sales, silicatos y aluminatos, son las que proporcionan a la cal su carácter hidráulico.

SISTEMAS DE APAGADO     1. AL AIRE
La cal viva expuesta al aire absorbe la humedad de éste y llega a apagarse, pulverizándose por efecto del aumento de volumen.
Este proceso es lento y tienen el grave inconveniente de que, a continuación del apagado, se produce el proceso de re carbonatación por reacción con el CO2 del ambiente. Con esto pierde sus propiedades conglomerantes.
     2. POR ASPERSIÓN
La cal viva, dispuesta en capas, no de mucho espesor, se riega con agua y se reduce a polvo por sí misma. Si se va a almacenar, suele cubrirse con arena hasta el momento oportuno.
     3. POR FUSIÓN
Este procedimiento consiste en añadir agua a la cal viva en un estanque o excavación en el terreno.
También se utiliza este sistema cuando se apaga la cal en obra en el momento de la utilización. Entonces, el recipiente de apagado es un hoyo practicado en el montón de arena preparado para hacer el mortero correspondiente.
Por este sistema se obtiene la cal apagada en pasta
El fenómeno llamado de COCCIÓN, es el que se produce por una adición insuficiente de agua, o más probablemente, por un batido inadecuado, de forma que algunas partes de la cal han recibido poco agua, produciéndose una elevación de temperatura grande.
La INUNDACIÓN es debida a una excesiva cantidad de agua que retarda la hidratación por mantener la temperatura demasiado baja.
Por ambos fenómenos se producen perturbaciones debidas a una hidratación parcial no expansiva.
     4. EN AUTOCLAVES
Calizas dolomíticas, que por otros procedimientos no se apagaban completamente, en los autoclaves se apagan en su totalidad, y en un tiempo económicamente interesante.
Por otra parte, parece que la cal apagada en autoclave presenta una plasticidad mucho mayor que la apagada a presión atmosférica. Por este motivo, es mucho más fácil de extender con la llana, con lo que el rendimiento, en operaciones de acabado de enlucidos aumenta considerablemente.
     5. EN HIDRATADORES MECÁNICOS
Uno de los fines principales de estos hidratadores mecánicos es conseguir una perfecta dosificación de la mezcla de cal viva y agua. Los hidratadores de estos tipos cumplen este fin a la perfección, lográndose un material de calidad
Sea cual sea el procedimiento de apagado de la cal, debe pensarse que la cal apagada que se ha obtenido no debe usarse inmediatamente, hay que contar con un plano de 4 a 5 semanas de almacenamiento, sin contacto con el aire, para conseguir la perfecta y total hidratación y evitar así expansiones retardadas, que puede producir defectos.

CALES - Fabricación de la cal

MATERIAS PRIMAS
Se ha dicho que la materia prima para la fabricación de la cal es la piedra caliza, la cual, cuando es pura, está constituida enteramente por carbonato cálcico
Es raro encontrar calizas químicamente puras. En general contienen impurezas que, cuando son de tipo arcilloso, la hacen adecuada para la fabricación de cal hidráulica.
Si la arcilla está presente en menos de un 15%, la roca recibe el nombre de CALIZA MARGOSA. Se llama MARGA cuando el contenido de arcilla es del 15% al 30% y MARGA ARCILLOSA si sobrepasa esta proporción y hasta un 75%.
Las calizas pueden tener un origen químico o mecánico.
     - Las de origen químico, se producen por evaporación del agua del bicarbonato cálcico.
     - Las formadas por vía mecánica, por sedimentación del carbonato cálcico.
Se pueden considerar, además, las calizas de origen orgánico, formadas por conchas de moluscos consolidadas por cemento de tipo calcáreo.


EXPLOTACIÓN DE CANTERAS

Las canteras pueden explotarse en galería y a cielo abierto.
El arranque de la caliza hay que hacerlo mediante explosivos.
Como resultado de las voladuras se obtienen grandes bloques que hay que reducir de tamaño para que sean manejables.
El producto obtenido en la cantera hay que transportarlo a la fábrica.


TRITURACIÓN PREVIA
En general, el material obtenido en cantera varía, en tamaño, enormemente: desde granos de 1 mm, hasta fragmentos de 30 o 40 cm se encuentran en dicho producto.
Se requiera un machaqueo previo, el cual puede ser seguido, o no, de una molienda, según el tipo de horno de que se disponga.
En el primer caso, será necesario pasar el material por una machacadora, en el segundo, habrá, además, que utilizar un molino.



 
CALCINACIÓN
La temperatura teórica de disociación de un carbonato cálcico puro, a presión atmosférica, es de 898ºC.
Puede verificarse la cocción a una temperatura alta durante un tiempo corto, o también, a una temperatura más baja, siempre superior a 898ºC, durante un tiempo más prolongado, pero, cuanto más próxima sea la temperatura a la mínima requerida, tanto mejor será la calidad de la cal.
Por otra parte interesa que el tiempo de calcinación sea corto, lo cual induce a elevar la temperatura. Esto tiene el inconveniente de que al ser mayor la temperatura produce un aumento de la reactividad de las impurezas lo que puede perjudicar la calidad del producto obtenido.
La reacción química que se produce en un horno de cal es reversible; es decir, el oxido cálcico y el anhídrido carbónico producidos al descomponerse el carbonato pueden combinarse de nuevo y formar otra vez el carbonato. Esto ocurrirá si se deja que se acumule el gas, porque, entonces, su presión puede hacer que se invierta el sentido de la reacción.
La temperatura más corriente de cocción de la cal aérea es de 1050 a 1100ºC. La cal hidráulica requiere una temperatura mayor, del orden de los 1200ºC.
Los hornos para cal pueden clasificarse en:
     - Intermitentes: rudimentarios, de cuba.
     - Continuos: verticales y rotatorios.
Con los hornos rudimentarios la calidad de la cal obtenida es mala. Los hornos de cuba son de baja producción y anticuados. Los hornos verticales modernos, consiguen un producto mejor pero la producción de estos hornos no es elevada; los gatos de instalación e incluso de funcionamiento son menores que los de los hornos rotatorios. Los hornos rotatorios se utilizan para grandes producciones y se obtiene un material uniforme de gran calidad.

CALES - Nomenclatura

Existen dos tipos fundamentales de cales: la cal aérea, y la cal hidráulica.
La cal aérea está producida a partir de calizas más o menos puras, de las que, mediante la operación de cocción, se obtiene la CAL VIVA , la cual está compuesta, fundamentalmente, por óxido de calcio. Cuando se presenta en forma de terrones, como es lo frecuente, recibe el nombre de CAL EN TERRONES.
Al añadir agua a la cal viva se obtiene la CAL APAGADA, , compuesta principalmente por hidróxido de calcio. Cuando el agua añadida ha sido la indispensable para formar el hidróxido se obtiene un producto pulverulento, el cual recibe el nombre de CAL en POLVO. Si después de formada la CAL en POLVO, se ha seguido añadiendo agua, se obtiene la CAL en PASTA.
Cuando la cal aérea, tiene como máximo un 5% de oxido magnésico, se llama CAL GRASA. Si contienen más de un 5% de oxido de magnesio, toma el nombre de CAL DOLOMITICA, CAL GRIS, CAL ÁRIDA, o CAL MAGRA.
Puede definirse la CAL HIDRÁULICA como el material pulverulento e hidratado, obtenido al calcinar calizas que contienen sílice , y alúmina, , a temperatura casi de fusión, para que se forme el óxido de calcio libre necesario para permitir su hidratación, y, al mismo tiempo, deje cierta cantidad de silicatos de calcio deshidratados que dan al material sus propiedades hidráulicas.
Estas cales se denominan de bajo contenido en magnesia o de alto contenido en magnesia, según si su contenido en este óxido sea menor o mayor de 5%.

CALES - Naturaleza

Se llama CAL a todo producto que proceda de la calcinación de piedras calizas. Después del proceso de calcinación hay que proceder a la extinción o apagado (también se denomina hidratación de la cal apagada).
Con una calcinación hasta unos 900º-1000ºC, se verifica la reacción:
CO3Ca + Calor = CO2 + CaO (Nota: al CO2 se le va a denominar anhidro carbónico)
Después se procede al apagado, y se verifica:
CaO + H2O = Ca(OH)2
Se forma el hidróxido cálcico, el cual, al ser puesto en obra, se recarbonata, según la reacción:
Ca(OH)2 + CO2 = CO3Ca + H2O
Al absorber el anhídrido carbónico de la atmósfera.

Cuando la piedra caliza de la que se parte contiene como impurezas sílice o alúmina y se calcina a temperatura de unos 1200ºC, se disocia el carbonato dando óxido de calcio y anhídrido carbónico, reaccionando, entonces, el óxido de calcio con los componentes arcillosos (SiO2,Al2O3) de la piedra.
Se forma así una cal hidráulica, denominación que proviene de fraguar en ambiente húmedo e, incluso, bajo el agua.

YESOS - Utilización del yeso

• AMASADO: El yeso debe amasarse en pequeñas cantidades. Primero se vierte en la artesa el agua necesaria y, sobre esta, se espolvorea el yeso, removiéndolo bien con la paleta para deshacer los grumos. En general no se podrá amasar el yeso con menos del 50% de agua, referido a su peso en seco.
• El YESO como CONGLOMERANTE. El yeso se emplea en obra para unir provisionalmente distintas piezas, independientemente de esto, el yeso se utiliza como conglomerante en la construcción de tabiques de ladrillo, en la colocación de azulejos, etcétera.
• GUARNECIDOS y TENDIDOS. La mayor aplicación del yeso en la construcción, es el revestimiento de paramentos más o menos irregulares que no han de quedar vistos. Para ello, se aplica sobre el paramento una primera capa de YG, de 10 a 15 mm de espesor, y sobre ésta, una capa de yeso YF de 1 a 3 mm. La primera capa recibe el nombre de guarnecido, y la segunda, el de tendido.
  El GUARNECIDO puede ser a BUENA VISTA o MAESTRADO. En el primer caso, el yeso se extiende con la llana. En el caso de un guarnecido maestrado hay que hacer primero las maestras que son fajas del espesor fijado y con sus superficies en un mismo plano que sirven de guía para el guarnecido. Se extiende a mano y se alisa con regla apoyándose en las maestras.
  Lo mismo el guarnecido que el tendido, suelen hacerse siempre con pasta pura, aunque el guarnecido se hace algunas veces con mortero. El conjunto del guarnecido y el tendido constituyen el ENLUCIDO, que no suele quedar visto sino recubierto por pintura, papel…
  Para realizar esta misión de soporte tienen que cumplirse:
  a) Adherencia al paramento que se reviste
  b) Resistencia a acciones mecánicas
  c) Ausencia de grietas
  d) Regularidad de superficies
  e) Perfección de ángulos entrantes y salientes
• MONDURAS. Se usan predominantemente escayolas (elementos prefabricados) se corta y se coloca, para dar mayor rigidez, se refuerzan con listones de madera y se arman con esparto.
• ESTUCO. Se conoce con este nombre un recubrimiento para muros, brillante y lavable que se extiende con la llana. Está compuesto por escayola o YF molido muy fino, amasado con agua que contiene gelatina o cola de pescado. Puede contener también pigmentos colorantes.
• MOLDES. Elementos que se fabrican mediante bombas de presión o también por colada (productos cerámicos).
• ELEMENTOS PREFABRICADOS. Son las bovedillas, falsos techos, paneles de tabiquería.

YESOS - Propiedades del yeso

• FINURA DEL MOLIDO. El yeso una vez deshidratado es molido finamente antes de utilizarlo. La FINURA de molido tiene gran importancia, por su influencia sobre las diferentes propiedades del yeso. Cuanto mayor sea el grado de finura del yeso, implicará una mayor superficie y esto una mayor reacción, y por tanto, mayor calidad del producto obtenido.
• FRAGUADO. Al amasar el yeso hemihidrato con agua endurece en un tiempo breve. Este fenómeno se conoce con el nombre de FRAGUADO del YESO. Una de las propiedades más características del yeso es la RAPIDEZ de su fraguado.
  Si se amasa el yeso con agua caliente, de modo que la temperatura de la masa permanezca por encima de 60ºC, se puede mantener fluida durante horas, si se evita la evaporación del agua; al enfriar a 40ºC, tiene lugar un fraguado rápido, ya que el dihidrato es inestable por encima de 42ºC.
  El TIEMPO DE FRAGUADO disminuye al aumentar la relación yeso/agua, y también prolongando el amasado.
  El yeso recién cocido fragua más rápidamente que el mismo material transcurrido algún tiempo. Esto puede explicarse por la destrucción de los gérmenes de dihidrato que ordinariamente contiene el yeso cocido y que aceleran el fraguado por acción de la anhidrita, que también acompaña generalmente al hemihidrato.
  La influencia del tamaño de las partículas está clara, ya que la velocidad disolución de una sustancia depende del grado de división de la misma.
  La VELOCIDAD de FRAGUADO del yeso puede regularse por adición de compuestos químicos de tipos muy diversos, denominados, RETARDADORES y ACELERANTES.
  Son RETARDADORES las sustancias que disminuyen la solubilidad del yeso: glicerina, alcohol, acetona, azúcar, acético. Los compuestos orgánicos de elevado peso molecular, queratina, caseína, cola, sustancias que influyen sobre la estructura cristalográfica del yeso, acetato cálcico, carbonato cálcico.
  Son ACELERANTES todos los sulfatos, con excepción del de hierro, acido sulfúrico, clorhídrico, nítrico, nitratos, cloruros, bromuros y ioduros alcalinos y de amonio. Efectos secundarios: disminuyen la resistencia y la dureza.
  Tanto acelerantes como retardadores disminuyen generalmente la expansión, y, si la retardación es intensa, se llega a obtener una retracción respecto del volumen inicial, con lo que yeso no será adecuado para material de moldeo.
• EXPANSIÓN. Durante el fraguado además de un desprendimiento de calor se produce también una expansión; cuando pasando algún tiempo el yeso se seca se produce una ligera retracción que no llega a anular el entumecimiento anteriormente producido. El hinchamiento final viene a ser del orden de 0,3% a 1,5%
• RESISTENCIAS MECÁNICAS. La resistencia a tracción y a compresión de los yesos dependen de su:
  a) Naturaleza
  b) Composición
  c) Finura
  d) Cantidad de agua de amasado
  e) Contenido de humedad en el momento de la rotura

En la práctica es necesario añadir mucha mas agua de la teóricamente necesaria para el fraguado. Pero ese exceso de agua, que no tiene intervención ninguna en el proceso químico de hidratación, permanece en la pasta hasta que las condiciones son propicias para la evaporación. Al secarse la pasta fraguada, por evaporación del agua, el espacio que ocupaba está queda vacio, quedará una masa más o menos porosa, que presentará menores resistencias mecánicas.

• ABSORCIÓN DE AGUA. Este es el problema más difícil, todavía sin resolver de un modo satisfactorio, que plantea el yeso. No puede emplearse en lugares expuestos a la acción del agua, debido a su considerable SOLUBILIDAD en agua, sin embargo, este efecto no es tan intenso, la razón fundamental del fracaso del yeso ante el agua, se encuentra en la rápida pérdida de resistencia que experimenta el material fraguado al absorber agua ávidamente a través de su red capilar. La resolución del problema exigiría una impermeabilización total.
• ADHERENCIA. En general, la adherencia de las pastas de yeso a las piedras, ladrillos, etcétera, es buena, pero al hierro y al acero es menor. La adherencia a la madera y a las superficies lisas es pequeña. Puede decirse, en general, que la adherencia del yeso disminuye con el tiempo y en presencia de humedad.
• CORROSIÓN. El yeso produce corrosión en el hierro y en el acero, sobre todo en presencia de humedad. El yeso o las aguas que lo contengan son muy agresivos para las obras de hormigón de cemento Portland.
• RESISTENCIA AL FUEGO. El yeso proporciona una considerable protección contra el fuego debido a su composición química.
• INDICE de PUREZA. El pliego oficial define como INDICE de PUREZA, el contenido teórico total de sulfato cálcico-agua del producto considerado, expresado como % en masa de la muestra desecada a 45ºC.

YESOS - Tipos

El sistema sulfato cálcico-agua, es muy complejo. En efecto existen, el sulfato cálcico dihidratado, hemihidratado, y anhidro. No obstante, de esos productos hay otros varios tipos.

CLASIFICACIÓN SEGÚN LAS CONDICIONES DE COCCIÓN.
Conforme va subiendo la Tª de calcinación, la piedra de yeso se van obteniendo diferentes productos:
-De 120 a 170ºC.
Se obtiene HEMIHIDRATO , del que existen 2 formas alotrópicas, llamadas yeso alfa y yeso beta.
El yeso alfa puede obtenerse, en autoclave, pues para su formación es indispensable que se produzca una atmósfera saturada de vapor de agua o próxima a la saturación
Cuando se fabrica yeso beta, ordinario, en calderas, siempre se produce yeso alfa en mayor o menor medida, puesto que en la caldera siempre hay presente vapor de agua
El HEMIHIDRATO alfa es más compacto, tiene rasgos cristalinos, el HEMIDRATO beta, es esponjoso, no cristalino, tiene aspecto terroso. La forma es la de mayor contenido energético y la más soluble, y por consiguiente la de menor estabilidad. El HEMIHIDRATO beta es el más importante componente del yeso comercial. El HEMIHIDRATO alfa presenta una gran resistencia a la tracción y compresión comparado con el HEMIHIDRATO .
-De 170 a 250ºC.
Se forma la ANHIDRITA SOLUBLE, que presenta una gran avidez por el agua, por lo que es muy inestable, pasando rápidamente al hemihidrato al absorber la humedad atmosférica. También se presenta en las formas alfa y beta.
De la ANHIDRITA INSOLUBLE, solo hay una forma. Se obtiene por calcinación entre 600 y 900ºC. La anhidrita insoluble no toma agua en cantidad apreciable. Para su fraguado es necesario emplear acelerantes.
Realizando la deshidratación entre 900 y 1000ºC se obtiene YESO HIDRAÚLICO. El sulfato cálcico se disocia entonces, y la cal libre, contribuye a acelerar el fraguado, aunque, de todas formas este es lento. Puede fraguar bajo el agua. Se emplea para pavimentos.
Hay otros 2 productos de yeso fabricados a 1000ºC, el cemento KEENE y el PARIAN, obtenidos por cocción del hemihidrato después de inmersión durante varias horas en una solución de alumbre.


YESOS COMERCIALES

• Se designa YG, al YESO GRUESO de construcción, posee un índice de pureza de 75-80%, constituido por sulfato cálcico semihidrato y anhidrita soluble. Puede llevar reguladores de fraguado. Se utiliza como pasta de agarre en tabiques, en revestimientos interiores y como conglomerante auxiliar. Se le llama yeso negro.
• Se designa YF, al YESO FINO de construcción, posee un índice de pureza de 80-85%, constituido por sulfato cálcico semihidrato y anhidrita soluble, de granulometría mucho más fina que el YG, con la posible incorporación de reguladores de fraguado. Se emplea en blanqueo sobre revestimientos interiores (guarnecidos o enfoscados). Se llamaba yeso blanco.
• Se designa YP al YESO de PREFABRICADO, posee un índice de pureza de 85-90%, constituido por sulfato cálcico semihidrato, y anhidrita soluble, con una mayor pureza y resistencia que los yesos de construcción YG y YF. Se emplea como prefabricado en tabiques. NO lleva REGULADORES DE FRAGUADO.
• Se designa E-30 la ESCAYOLA, pureza superior al 85%, constituida por sulfato cálcico semihidrato, con posible adición de reguladores de fraguado y una resistencia mínima a flexo tracción de 3MPa. Se utiliza como prefabricado en techos y tabiques.
• Se designa E-35, la ESCAYOLA ESPECIAL, constituida por sulfato cálcico semihidrato. Con posible adición de reguladores de fraguado. Pureza superior al 87%. Resistencia mínima a flexo tracción de 3,5 MPa.

En los tipos que se acaban de definir, excepto en el YP, además de la clase normal existe una CLASE LENTA, denominada en función de los periodos de trabajabilidad. En la designación se añadirá /L. Cabe destacar que la pureza del yeso para fabricar escayola ha de ser alta, ya que la escayola es un yeso muy puro y finamente molido.