Introducción a los Conglomerantes en Ingeniería Civil

Noción de Conglomerante

Los conglomerantes son materiales que poseen la propiedad de unir o trabar otros elementos sueltos, dando como resultado un conjunto sólido, estable y cohesivo mediante una reacción química.

Tipos de Conglomerantes

• Aéreos: Son incapaces de adquirir cohesión y dureza en un medio húmedo. Ejemplos incluyen el yeso y la cal grasa.
• Hidráulicos: Endurecen tanto en aire como en un medio húmedo, e incluso bajo el agua. Ejemplos son la cal hidráulica y los cementos.

Etapas del Fraguado

Después de la formación de la papilla, el fraguado se produce en dos etapas:

1. Un aumento de la viscosidad, acompañado de una elevación de la temperatura (inicio del fraguado).
2. Una transformación en un bloque sólido (final del fraguado).

La Cal: Obtención, Tipos y Aplicaciones en Construcción

La cal es un conglomerante que se obtiene a partir de la caliza. La piedra caliza, con un alto índice de pureza, está constituida principalmente por carbonato cálcico (CO₃Ca) y algunos minerales secundarios como el carbonato magnésico (CO₃Mg).

Existen dos clases principales de cal:

• Cal aérea: Un conglomerante aéreo.
• Cal hidráulica: Un conglomerante hidráulico.

Obtención de la Cal

El proceso de obtención de la cal implica varias reacciones químicas:

Reacción de Calcinación (Obtención de Cal Viva)

La caliza se somete a altas temperaturas:

Caliza + Calor (900°-1000°C) → CO₂↑ + CaO

Se obtiene cal viva (CaO). Con temperaturas superiores a 1200°C, la cal viva (CaO) puede convertirse en calcio (Ca) y oxígeno (O) libres. Esta reacción no es reversible, y el calcio libre resultante no es útil para la construcción.

Reacción de Apagado de la Cal (Obtención de Cal Apagada)

La cal viva reacciona con agua:

CaO + H₂O → Ca(OH)₂ + Q↑

Se obtiene cal apagada (hidróxido de cal). Se debe tener precaución debido a las altas temperaturas que pueden generarse (hasta 160°C) durante esta reacción, lo que representa un peligro.

Reacción de Fraguado o Carbonatación de la Cal

El hidróxido de cal reacciona con el dióxido de carbono del aire:

Ca(OH)₂ + CO₂ → CO₃Ca + H₂O↑

El fraguado se produce por carbonatación en presencia del aire, cerrando el ciclo al formarse nuevamente carbonato cálcico (CO₃Ca). Este proceso implica una retracción. El CO₃Ca se encuentra de forma natural en materiales como el mármol y las calizas.

El proceso general de obtención de la cal implica la trituración del mineral, su cocción (perdiendo aproximadamente un tercio de su volumen) y, posteriormente, su apagado.

Cales Aéreas y Cales Hidráulicas

La clasificación de las cales también se basa en su pureza y composición:

• Cal magra: Contiene menos del 5% de MgO.
• Cal grasa: Contiene más del 5% de MgO (de poco interés en la construcción moderna).

Según su composición y proceso de calcinación, se distinguen:

• El CO₃Ca puro, por calcinación, produce cal aérea.
• El CO₃Ca con impurezas (aproximadamente 20-22% de arcillas), por calcinación, produce cal hidráulica.

Índices y Módulos Hidráulicos

El índice hidráulico de un conglomerante es un número abstracto que mide, proporcionalmente a su valor, la capacidad o rapidez de endurecimiento en presencia de agua, en correlación con su composición química. Depende de la cantidad de productos derivados de las arcillas presentes en la mezcla que se calcina.

• Las arcillas aportan a la cal: SiO₂ (S), Al₂O₃ (A), Fe₂O₃ (F).
• Las calizas aportan a la cal: CaO (C), MgO (M).

El índice hidráulico es el cociente entre los componentes procedentes de arcillas y los de calizas. Este índice es fundamental para evaluar la hidraulicidad de una cal (o de un conglomerante en general). Existen otros índices similares, como los de Vicat y Lafuma.

El módulo hidráulico o de Michaelis es aproximadamente el inverso del índice hidráulico.

Lechadas, Pastas y Morteros de Cal

Aunque existen varios tipos de cales comerciales, en obra se utiliza principalmente el hidróxido de cal (cal apagada) para diversas aplicaciones:

• Lechada/Pasta: Se obtiene mezclando cal con agua en exceso (lechada) o en menor cantidad (pasta). Se utiliza en pinturas y para encalar (por sus propiedades higiénicas). Carbonata fácilmente. En forma de pasta, se usa como aglomerante.
• Mortero: Compuesto por cal, agua y arena. Se utiliza en juntas y en recubrimientos o revestimientos. Aumenta la plasticidad y proporciona un color blanco a los morteros de cemento para fábricas.

Proporciones habituales para morteros de cal:

Ladrillo Silico-Calcáreo (LASICAL)

El ladrillo silico-calcáreo, conocido como LASICAL, es un material de construcción con aplicaciones específicas:

• Componentes: Cal y arena.
• Usos: Revocos exteriores, juntas de fábrica, relleno de huecos.

Este ladrillo se obtiene moldeando por prensado con una baja cantidad de agua y utilizando una granulometría cuidada. Se emplea cal grasa o hidráulica, que se apaga en autoclave.

Propiedades:

1. Forma precisa y color blanco: Permite una buena adaptación al molde.
2. Alta densidad y resistencia a compresión: Aunque su alta densidad puede implicar un mayor costo de transporte, ofrece una elevada resistencia a la compresión.
3. Permeabilidad: Presenta una absorción de agua del 8% al 18%. Puede ser sensible a las heladas y presenta baja adherencia con morteros convencionales.

El Cemento: Composición, Propiedades y Factores Clave

Generalidades sobre el Cemento

El término cemento se aplica a todo producto o mezcla que presenta propiedades adhesivas, que resiste por sí mismo y que tiene capacidad de relleno.

Definición: Es un conglomerante hidráulico obtenido por calcinación de mezclas de caliza y arcilla. A diferencia de las cales, no requiere un apagado, sino una molturación artificial posterior. La cocción se lleva a cabo hasta la sinterización (donde parte del material se encuentra en fase líquida) para producir el clinker tras el enfriado, al cual se añade una pequeña adición de yeso muy molido.

Cementos naturales: Son conglomerantes resultantes de la calcinación de margas (mezclas naturales de caliza y arcilla), seguidas de una fina molturación. Por lo tanto, son cales hidráulicas en las que, debido a la abundancia de sílice y alúmina, la cal aparece completamente combinada. La marga es, por consiguiente, más rica en arcillas. Los cementos naturales pueden encontrarse en zonas volcánicas, formados por una calcinación natural de estos materiales. A diferencia de su uso extendido en el pasado (como en la antigua Roma), su aplicación actual es mínima.

Composición del Cemento

Componentes Característicos del Cemento

Los componentes del cemento se forman a partir de materiales propios de arcillas (S, A, F) y calizas (C):

• S = Sílice (SiO₂)
• A = Alúmina (Al₂O₃)
• F = Óxido férrico (Fe₂O₃)
• C = Cal libre (CaO)

Los componentes que se forman por calcinación y son más característicos son:

• Silicato bicálcico (SC₂): Retardador de fraguado.
• Silicato tricálcico (SC₃): Componente fundamental para la resistencia.
• Aluminato tricálcico (AC₃): Acelerador y endurecedor inicial.
• Ferroaluminato tetracálcico (FAC₄): Considerado inerte.

Ejemplo de composición de un cemento habitual:

• Silicato bicálcico (SC₂): 14%
• Silicato tricálcico (SC₃): 62%
• Aluminato tricálcico (AC₃): 8%
• Ferroaluminato tetracálcico (FAC₄): 16%

Características de la Composición a Través de Índices

• Módulo hidráulico (mH): C/(S+F+A). Valores entre 1,8 (baja resistencia) y 2,2 (problemas de fisuración).
• Módulo de silicatos (mS): S/(F+A). Valores entre 1,5 (baja resistencia) y 3,5 (problemas de fisuración).
• Módulo de fundentes (mF): A/F. Valores entre 1,3 (calcinación más fácil) y 2,0 (calcinación más difícil).

Mecanismo Químico de Formación, Hidratación y Endurecimiento

El clinker es el material obtenido por calcinación hasta sinterización de mezclas de calizas y arcillas; es un vidrio grisáceo oscuro-verdoso y constituye la base del cemento Portland. En general, el cemento se compone de clinker, un regulador de fraguado (yeso) y adiciones.

Las adiciones pueden ser:

• Hidráulicamente activas: Como escorias de alto horno o puzolanas, que dan productos diferentes según su reacción e índice de hidraulicidad.
• Hidráulicamente inertes: Como arcillas, sílices y calizas en cantidades controladas, que no perjudican la resistencia al fraguado y mejoran la plasticidad, color, adherencia, entre otras propiedades.

Factores que Influyen en el Comportamiento del Cemento

1. Finura de molido: Una mayor finura (es decir, el clinker se muele más finamente hasta reducirlo a un polvillo de grano muy fino) implica una reacción más extensa en la masa del material, lo que conduce a una mayor formación de silicatos y aluminatos y, por ende, a una mayor resistencia a corto plazo.
2. Composición del clinker:
   • Mayor resistencia: SC₂ y SC₃.
   • Mayor resistencia inicial: AC₃.
3. Módulo de silicatos: Valores altos indican altas resistencias potenciales.
4. Grado de saturación de cal libre: Una menor cantidad de cal libre mejora el cemento. Si el residuo es superior al 2%, puede provocar una reacción expansiva. La cal libre es el CaO que no se ha combinado con otros componentes para formar silicato bicálcico, silicato tricálcico, aluminato tricálcico o ferroaluminato tetracálcico. Un alto contenido de cal libre puede afectar las resistencias a corto plazo (48h) y provocar un falso fraguado, alterando la resistencia esperada.
5. Módulo de fundentes (mF): Este módulo da una idea de la facilidad con que se produce el proceso de calcinación. Si es elevado, puede incidir en las resistencias iniciales. Si es bajo, la alúmina se encuentra en el ferroaluminato tetracálcico y no en el aluminato tricálcico, lo que resulta en bajas resistencias iniciales y una mayor resistencia al ataque de sulfatos.
6. Densidad real del cemento: Aproximadamente 3,0 g/cm³. Densidades bajas pueden indicar baja calidad.
7. Residuo insoluble: Cuando el cemento se disuelve en HCl concentrado, se eliminan las materias solubles, quedando rocas básicas, arcillas, etc. Este valor detecta en porcentaje las adiciones e impurezas presentes en el cemento.
8. Adición de yeso como regulador de fraguado: El contenido debe estar entre el 2% y el 4%. Si es inferior al 2%, el fraguado se produce muy rápido. Si es superior al 4%, puede producir etringita.
9. Regulación del fraguado: Se debe tener cuidado con los cementos con alto contenido en AC₃. Existe el peligro de que el yeso (SO₄Ca·2H₂O) reaccione con el AC₃ para formar etringita (3SO₄Ca·AC₃·31H₂O), un compuesto cristalino con alta expansividad.
10. Calor de hidratación: La temperatura se eleva al fraguar e hidratarse. Este valor indica la cantidad de aluminatos y silicatos presentes.

Áridos en la Construcción: Clasificación y Granulometría

Generalidades de los Áridos

Los áridos son elementos químicamente inertes y resistentes que forman el esqueleto del mortero y el hormigón. La variedad de tamaños en una mezcla de áridos mejora la compacidad del material y la resistencia de la pasta fraguada y endurecida.

Los áridos pueden proceder de:

• Mina o cantera: Obtenidos por machaqueo, presentan una forma angular.
• Río y pedregales: De origen rodado, presentan una forma más redondeada.

Clasificación de los Áridos

Clasificación Química

• Silíceos: Muy durables.
• Calizos: Poco durables, atacables por sustancias ácidas.
• Arcillosos: Impermeables, poco utilizados. Debe asegurarse que son inertes.
• Margosos: Combinación de calizos y arcillosos.
• Puzolánicos: Ricos en alúmina.

Áridos no recomendados: En principio, no debe utilizarse ningún árido sin conocer su tipo. Además, se deben evitar los áridos defectuosos o alterados por el medio, como areniscas deshojadas, calizas margosas, granitos descompuestos, o materiales solubles u orgánicos.

Origen y Forma

Existen dos tipos principales de áridos según su origen y forma:

• De machaqueo: Proceden de mina o cantera, y son más angulosos.
• Rodados: Proceden de río, playa o pedregales, y son más redondeados.

Se puede encontrar una gradación continua de formas: redondeados, subredondeados, subangulares y angulares.

Por tamaño, los áridos se dividen generalmente en:

• Áridos finos o arenas: Diámetro aparente inferior a 5 mm.
• Áridos gruesos o gravas: Diámetro aparente igual o superior a 5 mm.

Clasificación por tamaño más detallada:

• Polvo (finos): 0 – 0,08 mm
• Arena fina: 0,08 – 2 mm
• Arena gruesa: 2 – 5 mm
• Garbancillo: 5 – 20 mm
• Gravilla: 20 – 30 mm
• Grava menuda: 30 – 40 mm
• Grava media: 40 – 50 mm
• Grava gruesa: 50 – 80 mm
• Morro: 80 – 150 mm

Limitaciones Importantes

Para el uso de áridos en hormigones, existen limitaciones de tamaño:

1. Al menos el 90%, en peso, del árido grueso debe ser de tamaño inferior a la menor de las siguientes dimensiones:
   1. 0,8 veces la distancia horizontal libre entre armaduras independientes, o entre estas y el borde de la pieza, si dichas aberturas tamizan el vertido del hormigón.
   2. 1,25 veces la distancia entre la armadura y el paramento más próximo (recubrimiento).
   3. 0,25 veces la distancia entre caras de la pieza, espesor o dimensión mínima de esta.

La limitación c) tiene dos excepciones cuando se hormigonan piezas prefabricadas, forjados o similares:

1. 0,33 veces la anchura libre de los nervios de los forjados.
2. 0,4 veces el espesor mínimo de la losa superior en los forjados.

Además, la totalidad del árido debe ser de tamaño inferior al doble del menor de los límites aplicables en cada caso.

Impurezas en los Áridos

Las impurezas en los áridos (como suciedad, cuerpos extraños, etc.) reducen la adherencia y pueden reaccionar con el cemento en los hormigones, alterando sus propiedades. Ambas limitaciones se mejoran con el lavado del árido. Por ejemplo, los áridos no deben contener terrones de arcilla, un exceso de finos (el índice de paso por el tamiz de 0,08 mm debe ser inferior al 6%), áridos ligeros o defectuosos, materia orgánica, compuestos de azufre o piritas, entre otros.

Granulometría de los Áridos

La granulometría se refiere a la distribución por tamaños de las partículas que componen el árido. Es crucial para obtener una buena compacidad (lo que se traduce en mayor resistencia) y una porosidad adecuada que será rellenada por la lechada de cemento. Una buena distribución granulométrica se corresponde con un empaquetamiento óptimo del material, lo que resulta en morteros y hormigones con mejores prestaciones y resistencia mecánica. El árido es, en esencia, el esqueleto del hormigón.

Curva Granulométrica

El estudio granulométrico se realiza mediante tamizado. Se definen los siguientes conceptos:

• Retenido parcial (r_i): Cantidad de material retenido en cada tamiz.
• Retenido acumulado (R_i): Cantidad total de material acumulado hasta un tamiz determinado.
• Porcentaje retenido-acumulado (t_i): t_i = (R_i/M) * 100, donde M es la masa total de la muestra.
• Índice de paso (p_i): p_i = 100 – t_i.

Los porcentajes retenidos acumulados para un determinado tamiz de luz de malla se representan frente a los tamaños de los tamices en una gráfica conocida como curva granulométrica.

Coeficiente Granulométrico (Módulo de Finura)

El módulo (o coeficiente) de finura o granulométrico (MF) se calcula como: MF = ∑R_i/100. Este módulo de referencia se obtiene utilizando una serie normalizada de tamices o serie de referencia. Habitualmente, se usa la serie entre 40 mm y 0,08 mm (10 tamices) para problemas y para esta serie normalizada (de 80 mm a 0,04 mm habitualmente). También se utiliza la serie entre 31,5 mm y 0,063 mm (10 tamices) para esta serie normalizada (de 125 mm a 0,063 mm).

Un árido es más fino si su MF es más bajo. Por ejemplo, las arenas tienen módulos bajos (del orden de 4 o inferiores), mientras que las gravas tienen módulos altos (del orden de 7 o superiores) para esta serie de 10 tamices. Es importante destacar que los áridos solo son comparables cuando se utiliza la misma serie de tamices en todos los casos.

Leyes Granulométricas

Las leyes granulométricas buscan optimizar la compacidad de los áridos. Los áridos monogranulares son menos compactos, y cuanto más fino es un árido, mayor porcentaje de huecos presenta. Los áridos con una mezcla de varios tipos de tamaños son más compactos, y se proponen diferentes leyes granulométricas para conseguir las mayores compacidades:

• Ley de Feret: Propone una mezcla de 2/3 de grava y 1/3 de arena. Sin embargo, no garantiza un árido continuo (es decir, puede carecer de tamaños intermedios).
• Ley de Fuller: Propone una distribución continua que obedece a una forma matemática: p_i = 100 * (D_i/D_máx)^1/2 (conocida como la parábola de Gessner).

El concepto de tamaño máximo de árido (D_máx) se refiere al menor tamaño de tamiz de los que retienen menos del 10% del material.

Corrección Granulométrica

La corrección granulométrica se realiza mediante cribado (eliminando gruesos), machaqueo o mezclando diversos áridos naturales. En mezclas entre gravas y arenas, el objetivo es que el módulo de finura resultante se ajuste al de la granulometría de Fuller. El árido modelo de Fuller debe ajustarse siempre a la pieza que se desea hormigonar (consultar las limitaciones en la sección 2.2). Siempre debe considerarse que la geometría particular de cada pieza impone el uso de un árido con un D_máx determinado.

Morteros y Hormigones: Composición, Propiedades y Aplicaciones

Morteros

Un mortero es, fundamentalmente, una mezcla de conglomerante + arena + agua. El conglomerante utilizado puede ser cemento, cal, o una mezcla de ambos (conocido como mortero bastardo).

Composición y Dosificación

Las dosificaciones de los morteros se suelen especificar por la relación entre la cantidad de cemento y la de arena. Por ejemplo, 1 parte de cemento y 6 partes de arena se anota como 1:6.

En el caso de utilizar cal en un mortero bastardo, las dosificaciones se especifican por la relación entre la cantidad de cemento, la de cal y la de arena, en este orden. Por ejemplo, 1 parte de cemento, 1/2 parte de cal y 6 partes de arena se anota como 1:1/2:6.

Consideraciones sobre las dosificaciones:

• Para relaciones cemento:agua altas (ej. 1:1, 1:2), se obtienen morteros más resistentes, pero con problemas de retracción y mala trabajabilidad.
• Para relaciones bajas (ej. 1:7, 1:10), se tienen resistencias bajas, aunque son más trabajables y presentan menores retracciones.
• Una mayor proporción de cemento proporciona una mayor resistencia y una mayor retracción durante el fraguado.
• Un mortero de clase resistente más alta también proporciona mayores resistencias y retracciones.
• La trabajabilidad se relaciona con la cantidad de agua y con el tipo de árido (es mayor cuanto más rodado es el árido).
• Un mortero con una mayor cantidad de agua tiene más problemas de retracción en el fraguado, menor compacidad y menor resistencia.

Dosificaciones Habituales y Usos en Morteros de Cemento

• 1:1: Bruñidos.
• 1:2 y 1:3: Enfoscados y enlucidos.
• 1:4 a 1:7: Juntas de mortero de fábrica (muros de carga).
• 1:8 y superiores: Juntas de mortero de fábrica (poco cargada o de cerramiento).

Cualidades de los Morteros

1. Resistencia a compresión: Es proporcional a la cantidad de cemento y a la compacidad (granulometría), e inversamente proporcional al contenido de agua (mínimo 18%).
2. Compacidad: Depende de la granulometría utilizada.
3. Impermeabilidad.
4. Durabilidad.
5. Adherencia a fábricas.

Hormigones

Un hormigón es, fundamentalmente, una mezcla de cemento + grava + arena + agua (+ aditivos). El conglomerante utilizado es el cemento, y su tipo está directamente relacionado con el uso y las aptitudes del hormigón. Como árido, se utilizan mezclas de gravas y arenas, dosificadas por tamaños para conseguir una compacidad máxima. El agua utilizada debe ser apta para el uso.

Para un hormigón de calidad, se requiere:

• Seleccionar los componentes adecuados (cemento, áridos, agua, aditivos).
• Realizar una dosificación precisa (considerando la relación cemento/m³ de hormigón, la relación agua/cemento y la riqueza cemento/árido).
• Una granulometría adecuadamente graduada y compacta.
• Un método de fabricación que garantice la mezcla homogénea de los componentes.
• Una puesta en obra que emplee un método de compactación apropiado para la consistencia de la mezcla.
• Un proceso de curado con control del fraguado y endurecimiento.

Ventajas del Hormigón

• Carácter formáceo: Gran adaptabilidad a los encofrados.
• Monolitismo e hiperestatismo.
• Adherencia al hierro: Fundamental en el hormigón armado.
• Carácter masivo.
• Impermeabilidad y basicidad: Protege las armaduras de la corrosión.
• Pétreo y durable.
• Resistente al fuego.

Inconvenientes del Hormigón

• Tiempo de endurecimiento.
• Requiere un clima estable para su curado.
• Peso propio muy elevado: Tanto en estado fresco como endurecido.
• Retracción al fraguar: Genera tensiones apreciables.
• Necesita mano de obra abundante y diversa.

Propiedades del Hormigón Fresco

1. Docilidad y trabajabilidad: Se evalúa por la consistencia normalizada (cono de Abrahams, asentamiento y escurrimiento), la compactabilidad (para extraer aire ocluido), la trabazón en la masa (para impedir la segregación) y la estabilidad química.
2. Aptitud: Incluye la adaptación, madurez, tamaño máximo del árido, etc.
3. Comportamiento ante temperaturas extremas y humedad.

Propiedades del Hormigón Endurecido

1. Resistencia: A compresión, flexión, etc.
2. Deformabilidad.
3. Impermeabilidad.
4. Adherencia.
5. Comportamiento ante cambios térmicos.
6. Resistencia al desgaste.
7. Peso: Aproximadamente 2200 kg/m³.
8. Durabilidad.
9. Compacidad.

Los hormigones deben dosificarse considerando fundamentalmente dos de sus propiedades:

• Consistencia: Propiedad del hormigón fresco, relacionada con su puesta en obra.
• Resistencia a compresión: Propiedad del hormigón endurecido, esencial para garantizar la integridad de la estructura.

Clasificación de Hormigones

Los hormigones se pueden clasificar según diversos criterios:

• Por el tipo de cemento: Siderúrgicos, puzolánicos, aluminosos, etc.
• Por el árido: Rodado o de machaqueo, natural o artificial, ligero o pesado, etc.
• Por granulometría: Microhormigón, de gravilla, de grava, ciclópeo.
• Por consistencia: Seco, plástico, blando, fluido, líquido.

Dosificación de Hormigones

(Este apartado se menciona como título, pero el contenido detallado no se proporciona en el texto original. Se mantiene para la estructura.)

Puesta en Obra del Hormigón

La puesta en obra del hormigón comprende varias etapas:

• Fabricación: Mezcla de los componentes.
• Amasado: Puede ser manual, con hormigonera o en central.
• Transporte: Discontinuo, mediante canaletas o bombeo.
• Vertido.
• Compactación: Métodos incluyen picado, apisonado, vibrado, centrifugado, inyectado, prensado, por vacío o proyectado.
• Curado: Puede ser por recubrimiento, por humedad, por vapor o por temperatura. Se deben tomar precauciones ante temperaturas elevadas o bajas durante el curado.

Productos Derivados del Cemento

Estos productos son derivados de morteros de cemento, caracterizados por una dosificación cuidada (habitualmente con áridos de tamaño inferior a 5 mm), un curado esmerado (para evitar tensiones y fisuras) y el empleo de cementos de muy alta calidad.

Propiedades generales:

• Impermeabilidad.
• Dureza superficial alta.
• Elevada resistencia a compresión.

Bloques

Elementos para tabiques y muros, que pueden ser de carga, de cerramiento o para particiones. Tienen forma paralelepipédica, con una o dos cámaras, y se fabrican con hormigones de consistencias muy secas, vibrados en máquina. Se emplean áridos normales y aligerados, y se someten a un tren de curado al vapor. Existen piezas especiales para diversas aplicaciones.

Viguetas y Bovedillas

• Viguetas: Utilizadas en forjados y cargaderos, fabricadas con hormigón armado y pretensado.
• Bovedillas: Bloques aligerantes, con cierta resistencia. Su principal inconveniente es su elevado peso propio.

Tuberías y Conductos de Ventilación

Existen dos tipos principales:

• Tuberías para desagüe y saneamiento.
• Conductos para ventilación.

Baldosas

Piezas de mortero de cemento compactadas por presión, con un espesor de 2 a 3 cm. Suelen constar de tres capas:

• Capa superior: De cemento blanco, pigmentos, dibujos, etc.
• Capa intermedia o secante.
• Capa inferior o de baño.

La fabricación es invertida:

1. Se crea la capa de baño o soporte, un hormigón basto con poco cemento (poroso), a menudo con un dibujo para favorecer el agarre.
2. Se espolvorea en seco la capa secante.
3. Se aplica la capa de acabado.

Algunos tipos comerciales:

• Rodapié hidráulico.
• Bordillos hidráulicos.
• Adoquines hidráulicos.

Terrazos y Piedra Artificial

• Terrazos: Fabricados con hormigón, también llamados piedra artificial. Existen dos tipos: in situ (entre perfiles, pulido, etc.) y en baldosas (tres capas, tratamientos superficiales).
• Piedra artificial: Se presenta en bloques, albardillas, vierteaguas, entre otros.

Tejas y Celosías

Fabricadas en molde, ofrecen impermeabilidad. Su principal inconveniente es su elevado peso.

Fibrocemento y GRC

• Fibrocemento/Amiantocemento:
  • Composición: 85-90% cemento, 10-15% amianto.
  • Fabricación: Escurrimiento del exceso de agua por rodillos.
  • Características: Baja densidad, resistencia a tracción, impermeabilidad, resistente al fuego y heladas.
  • Situación actual: Actualmente prohibido debido a su carácter cancerígeno. Se debe tener especial cuidado con su recuperación y desmontaje en grandes piezas de cubierta y otros formatos, ya que es un proceso delicado y peligroso.
  • Formas comerciales: Planchas, tubos y conductos, recipientes, jardineras, cubiertas.
• GRC (Glassfibre Reinforced Concrete): Hormigón con fibra de vidrio resistente a álcalis.

El Yeso: Propiedades, Fraguado y Usos en la Construcción

El Yeso y su Estado Natural

El yeso es un conglomerante aéreo. El yeso “natural”, “de obra” o “vivo” proviene del aljez por deshidratación. Este material ha sido empleado desde el 4000 a.C.

El yeso en estado natural (tal como se encuentra en el suelo) puede presentarse como:

• Aljez: SO₄Ca·2H₂O (sulfato cálcico dihidratado, también llamado piedra de yeso o dihidrato).
• Anhidrita: SO₄Ca (sulfato cálcico anhidro).

Reacciones por calentamiento:

1. SO₄Ca·2H₂O + Q → SO₄Ca·½H₂O + 3/2H₂O↑
2. SO₄Ca·½H₂O + Q → SO₄Ca + ½H₂O↑

La primera reacción (1), que transforma el aljez (SO₄Ca·2H₂O) en sulfato cálcico semihidratado, semihidrato o hemihidrato (SO₄Ca·½H₂O), se consigue a temperaturas de 135-170°C. Este polvo es la base del yeso comercial. La reacción es reversible, lo que permite la formación de dihidrato (SO₄Ca·2H₂O) al añadir agua al semihidrato. Químicamente, el yeso natural es idéntico al yeso fraguado.

La segunda reacción (2), que transforma el semihidrato (SO₄Ca·½H₂O) en anhidrita (SO₄Ca), es difícilmente reversible. Entre 180 y 250°C, la anhidrita es semisoluble. Si la reacción se produce con temperaturas de 250 a 300°C, el producto final es insoluble y la reacción es irreversible.

Propiedades como material:

• Densidad aparente: ~0,9 g/cm³
• Densidad real: ~2,5 g/cm³
• Dureza (Mohs): ~2

Ventaja principal del yeso amasado: Adquiere resistencia rápidamente.

Inconveniente principal: Pierde resistencia rápidamente al añadir un exceso de agua de amasado.

Característica relevante: El yeso expande durante la reacción de fraguado, lo que le confiere una buena adaptabilidad a bordes y moldes.

Deshidratación del Yeso y Fases

La estructura molecular del yeso es “laminar”, y la formación del dihidrato y el hemihidrato se produce a partir de los radicales SO₄⁼, Ca⁺⁺ y H₂O. Las uniones se establecen mediante enlaces covalentes (SO₄⁼), iónicos (SO₄⁼Ca⁺⁺) y puentes de hidrógeno (SO₄Ca·2H₂O dihidrato y SO₄Ca·½H₂O semihidrato).

Fases obtenidas por temperatura:

• 107°C-130°C: Semihidrato.
• 160°C-250°C: Anhidrita III soluble. Con humedad, se convierte en semihidrato.
• 350°C-600°C: Anhidrita II insoluble. Se emplea como retardador de fraguado en el yeso de obra.
• 900°C-1150°C: Anhidrita I.
• >1250°C: Descomposición en SO₃ y CaO.

Fraguado del Yeso

El fraguado del yeso presenta tres aspectos interrelacionados:

• Químico: Hidratación.
• Físico: Recristalización.
• Mecánico: Endurecimiento.

Reacciones de fraguado:

• La reacción SO₄Ca·½H₂O + 3/2H₂O → SO₄Ca·2H₂O + Q↑ es rápida.
• La reacción SO₄Ca + 2H₂O → SO₄Ca·2H₂O + Q↑ es lenta.

Proceso de fraguado: La papilla inicial es una disolución de semihidrato en agua (fase líquida). Progresivamente, se forman partículas de dihidrato, que es menos soluble. Estas partículas aglutinan más partículas de dihidrato a su alrededor. Finalmente, se produce una pasta porosa, con una pérdida progresiva de agua y un endurecimiento rápido y progresivo.

El fraguado puede “medirse” de varias maneras:

• Mecánicamente: Punzonando con el dedo.
• Químicamente: Observando el aumento de la temperatura, que se vuelve constante aproximadamente a la media hora.
• Físicamente: El proceso de hinchado dura unas 24 horas.

Para el vertido en agua, el yeso se espolvorea sobre el agua para evitar la formación de grumos.

Yesos Comerciales

Los yesos comerciales son mezclas de diferentes fases (semihidrato, con adiciones de anhidrita y algo de dihidrato). Aproximadamente, se mezclan un 33% de anhidrita II (que retarda el fraguado) y un 66% de hemihidrato (que proporciona resistencia), siendo residuales la anhidrita I y el dihidrato (que actúa como acelerador del fraguado).

Tipos de yesos:

• YG (Yeso Grueso):
  • Pureza: 75-80%, constituido fundamentalmente por semihidrato y anhidrita soluble. Puede contener reguladores de fraguado.
  • Usos: Pasta de agarre en tabiques, revestimientos interiores y como conglomerante para usos auxiliares. También se le conoce como yeso negro.
• YF (Yeso Fino):
  • Pureza: 80-85%, constituido fundamentalmente por semihidrato y anhidrita soluble, de grano más fino que el YG (más molido). Puede contener reguladores de fraguado.
  • Usos: Acabados en revestimientos interiores. También se le conoce como yeso blanco.
• YP (Yeso de Prefabricado):
  • Pureza: 80-85%, constituido por semihidrato y anhidrita soluble, de mayor pureza y resistencia que los yesos YG e YF. No contiene reguladores de fraguado.
  • Usos: Productos prefabricados para tabiques.
• E30 (Escayola):
  • Pureza: Superior al 85%, constituido por semihidrato, de grano más fino que los anteriores (más molido). Puede contener reguladores de fraguado.
  • Resistencia: Debe garantizar una resistencia mínima a flexotracción de 3,0 MPa.
  • Usos: Piezas prefabricadas de techos y tabiques, molduras y elementos moldeados complejos.
• E35 (Escayola Especial):
  • Pureza: Superior al 87%, constituido por semihidrato, de grano más fino que los anteriores (más molido). Puede contener reguladores de fraguado.
  • Resistencia: Debe garantizar una resistencia mínima a flexotracción de 3,5 MPa.
  • Usos: Piezas prefabricadas de techos y tabiques, molduras y elementos moldeados complejos.

Propiedades de las Pastas de Yeso

• Tiempo de fraguado: Directamente proporcional a la relación agua/yeso. El semihidrato se transforma en dihidrato con relaciones agua/yeso de 0,18. Habitualmente, el proceso se realiza en saturación (agua/yeso = 0,80), evaporándose el 60% restante del agua.
• Resistencia a flexotracción: Es inversamente proporcional al cuadrado de la relación agua/yeso. Se debe tener mucho cuidado con los excesos de agua, ya que rebajan considerablemente la resistencia al aumentar la porosidad.

Otras Propiedades de las Pastas y Materiales de Yeso

• Trabajabilidad: La relación agua/yeso permite adaptar la pasta al tipo de trabajo.
• Moldeabilidad: El yeso puede trabajarse en molde. Durante el fraguado, el entumecimiento (hinchazón) favorece la presión contra las paredes del molde, permitiendo una restitución precisa de los detalles.
• Alta resistencia inicial: El yeso endurece con rapidez.
• Adherencia al soporte (mecánica y química): Presenta una magnífica adherencia, especialmente a productos cerámicos porosos.
• Resistencia al fuego: Resiste altas temperaturas de fuego sin degradarse ni deteriorarse, aumentando la resistencia al fuego en paramentos y tabiques.
• Expulsión de calor en el fraguado: La reacción de fraguado es moderadamente exotérmica (no peligrosa).
• Sonido: Es un indicador de la densidad del producto fraguado de yeso.

Productos Derivados del Yeso

Tabiques

Fabricados con yeso YP o E30, se presentan en paneles, macizos o aligerados con huecos. Ofrecen buena resistencia al fuego y están disponibles en diferentes espesores (7 a 9 cm), a menudo machihembrados. Se colocan con adhesivos.

Techos

Fabricados con escayola E30 o E35, pueden ser continuos (sujetos con escayola y cañas al techo, o con otras fijaciones) o por piezas, con juntas.

Cartón-Yeso

Placa conformada por dos láminas de cartón (que aportan cierta resistencia a tracción) que envuelven una plancha de yeso (que proporciona resistencia a compresión). Se monta normalmente en un bastidor de chapa galvanizada, con orificios para el paso de instalaciones.

Características: Fácil de cortar, buena resistencia a flexión y al fuego.