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.

YESOS - Naturaleza

Se conocen 3 formas principales del sistema sulfato cálcico-agua que son: dihidrato, hemihidrato y anhidrita.
La roca llamada, piedra de yeso, o aljez, se encuentre frecuentemente en la naturaleza, y está compuesta por sulfato cálcico dihidratado y una pequeña parte de anhidrita insoluble.
Esta roca es la única materia prima para la fabricación del yeso. Este se obtiene por deshidratación parcial de dicha roca, que, sometida a un proceso de cocción (120º-170ºC), pierde molécula y media de agua, formándose el sulfato cálcico HEMIHIDRATADO, . Se obtiene asi, el yeso cocido o hemihidratado, el cual, amasado con agua, una vez pulverizado, se rehidrata formando de nuevo el dihidrato.
Al amasar el yeso con agua, en debida proporción se obtiene una pasta más o menos trabada y untuosa que se endurece rápidamente. A este endurecimiento se le conoce con el nombre de FRAGUADO
Si la temperatura de tratamiento del aljez es más elevada de la antes citada, el dihidrato llega a perder todo el agua de cristalización, obteniéndose, entonces, la ANHIDRITA SOLUBLE, que es muy inestable y que pasa fácilmente a hemihidrato al absorber el agua atmosférica.
Si la temperatura se eleva más todavía se forma otro tipo de anhidrita, la ANHIDRITA INSOLUBLE, que es estable y que no fragua si no se añaden determinados acelerantes o catalizadores de la reacción
A temperaturas mayores todavía se forman los yesos hidráulicos, los cuales, para su uso, requieren además otros tratamientos.
La ANHIDRITA INSOLUBLE se encuentra en la naturaleza, pero en mucha menor cantidad que el aljez.

YESOS - Fabricación del yeso

La materia prima para la fabricación del yeso es el sulfato cálcico dihidratado, que es poco soluble en agua, presenta dureza 2 en la escala de Mohs y una densidad aparente (2,3-2,4).
Existen diferentes variedades:
      1. Laminar (dura y muy pura)
      2. Fibroso (cristales de yeso forman fibras, alta pureza)
      3. Común (no se aprecian los cristales)
      4. Sacaroidea (aspecto similar al azúcar)
      5. Alabastro (variedad empleada para usos ornamentales y esculturas, es de grano fino, compacto y traslucido).

EXPLOTACIÓN DE CANTERAS
Como el yeso es un material muy barato, también lo han de ser todas las operaciones que comprende su fabricación. El tipo de explotación, debe ser a cielo abierto, para reducir costes y con uso de maquinaria es habitual extraer varios cientos de toneladas para que sea apto y no se den perdidas. También se usan explosivos como la dinamita y la pólvora negra.

TRITURACIÓN PREVIA
El grado de trituración de la roca depende del sistema de deshidratación que se vaya a seguir. No obstante, a veces se organiza la explotación de cantera de forma que los tamaños obtenidos sean los adecuados para el tipo de horno del que se dispone. Las trituradoras más empleadas son las de martillos ya que evitan el entorpecimiento aunque el material este húmedo.

DESHIDRATACIÓN, CALCINACIÓN o COCCIÓN.
El objeto de la cocción es la obtención del hemihidrato del sulfato cálcico, o bien, de las formas anhidros del mismo. Los productos obtenidos fraguan por adicion de agua, regenerando el dihidrato, debiendo el yeso a este fenómeno su carácter conglomerante.
Por elevación de Tª, cede el yeso su agua de cristalización en 2 fases, que se aprecian en diagrama, Tª/tiempo. En la 1ª cocción, a 125ºC, se transforma el dihidrato en hemihidrato, y en la 2ª cocción, a 180ºC, pasa el hemihidrato a anhidrita.
La Tª a la que tiene lugar la cocción depende de:
          - La velocidad de calentamiento
          - Presión externa
          - Granulometría del yeso empleado
          - Densidad
Los hornos empleados para la cocción del yeso se pueden clasificar en dos grandes grupos:
          - En contacto directo con los gases de combustión: hornos fijos (rudimentarios, de cuba, colmena), hornos rotatorios, y hornos de parrilla móvil.
          - Sin contacto directo con los gases de combustión: hornos fijos (de panadero, autoclaves, calderas), y hornos rotatorios.


CONSTRUCCIÓN
Enlos primeros, la cocción tiene lugar en atmosfera seca mientras que en los segundos, la atmósfera de cocción está constituida por vapor de agua, resultando un producto con un elevado porcentaje de hemihidrato. En los autoclaves se obtiene un excelente yeso cocido, constituido prácticamente en su totalidad por hemihidrato alfa.

MOLIENDA, ALMACENAMIENTO Y ENSACADO
La molienda, después de la cocción, suele hacerse con molino de martillos o de bolas, si interesa obtener mucha finura en el producto. Aunque el sistema de deshidratación requiera molienda previa del material, generalmente hay que hacer, después de la calcinación, una molienda de refino.
El yeso molido suele almacenarse en silos cerrados y aislados de la humedad, con objeto de evitar la hidratación.
El proceso de ensacado, consiste en llenar sacos de papel de cierre automático. Se ha comprobado aun así, que, el yeso se conserva bastante mejor en sacos de yute, en los que la permeabilidad al aire húmedo es mayor.

PIEDRAS - Limpieza de las obras de piedra

Como consecuencia del tiempo, del polvo, de la suciedad, y del agua de lluvia, se producen unas manchas, afectando menos a las piedras pulimentadas ya que poseen una menor adherencia mecánica.
Existen métodos de limpieza en seco, como, el labrado nuevo, chorro de arena, cepillo de alambre o abrasivos, y en medio húmedo, como puede ser con, agua + abrasivos, sosa caustica, ac. Clorhídrico o fluorhídrico, o VAPOR que es el mejor método, ya que limpia bien, penetra y no estropea ni decolora la piedra.