DISEO DE MEZCLAS

INDICEPg.I. Resumen..02II. Objetivos.....02III. Antecedentes...02IV. Fundamento Terico...02V. Materiales...18VI. Equipos...21VII. Datos...22VIII. Procedimiento Experimental...23IX. Discusin.25X. Conclusiones....25XI. Recomendaciones26XII. Bibliografa..27XIII. Relacin de Imgenes..27XIV. Relacin de Tablas...28

I. RESUMEN

Cuando hablamos de morteros, los tres primeros materiales que se viene a la mente son: arena, agua y cemento; los cuales al ser relacionadas en las proporciones adecuadas, nos permiten tener un patrn de un mortero de buena consistencia, plasticidad y trabajabilidad; que muestre un comportamiento adecuado para cualquiera de las aplicaciones a definir. Sin embargo, otros elementos como el yeso y la cal, pueden incluirse en los morteros con la finalidad de dar mayor estabilidad y/o trabajabilidad al mortero, lo que nos permitir escoger el mejor mortero para su prxima aplicacin. Es as que con la finalidad de disear el mejor mortero se escogieron relaciones de agua cemento de 0.60 y 0.70, para llegar a estados de trabajabilidad y adherencia del mortero sobre una pared de ladrillos cara-vista. As mismo, se manejaron diversos porcentajes de yeso/ cal adicionados al mortero y se procedi a curar las muestras para permitir una correcta hidratacin y fraguado de las mismas muestras. II. OBJETIVOS

Determinar la mejor relacin a/c en morteros de cemento, arena y agua; con adiciones de yeso / cal, que permita una mejor trabajabilidad de la masa.

Determinar el porcentaje adecuado de cal que puede ser adicionado a un mortero, en una determinada relacin a/c.

Determinar el porcentaje adecuado de yeso que puede ser adicionado a un mortero, en una determinada relacin a/c.

Determinar el mortero ideal, segn criterios de relacin a/c y porcentaje de yeso o cal.

III. ANTECEDENTES: En la historia de la civilizacin humana el descubrimiento de los materiales y de las acciones cementantes hidrulicas fue posterior al descubrimiento del fuego y debi ser poco posterior al descubrimiento de la cermica. Tal descubrimiento, por lo que se refiere a los pueblos mediterrneos, debi pasar de egipcios a griegos y romanos, siendo ampliado y perfeccionado en sucesivas etapas. Por razones de puro azar geogrfico y geolgico, los griegos y romanos, primeros en conocer la cal, pudieron mezclarla con materiales naturales de origen volcnico que tenan a la mano. Es probable que el primer empleo de estos materiales fuera el de servir de agregados para los morteros de cal. La observacin debi hacer el resto, y de la comparacin de la resistencia y del comportamiento general de los conglomerados hechos con cal y con materiales volcnicos y no volcnicos, surgi la nueva tcnica de mezclar los primeros, ya como materiales activos, con la cal, en polvo y en seco o en hmedo, para obtener los que han pasado a la historia como cementos y morteros romanos, con base en cal y puzolana, o cal, puzolana y arena, respectivamente.Por otro lado, el yeso en el Antiguo Egipto, durante el tercer milenio a. C., se emple yeso para sellar las juntas de los bloques de la Gran Pirmide de Giza, y en multitud de tumbas como revestimiento y soporte de bajorrelieves pintados. El palacio de Cnosos contiene revestimientos y suelos elaborados con yeso. Mientras que en la actualidad, una de las mejores aplicaciones es en paneles DryWall. IV. FUNDAMENTO TERICO: MORTERO SEGN NORMA TCNICA E-070 ALBAILERAEl mortero estar constituido por una mezcla de aglomerantes y agregado fino a los cuales se aadir la mxima cantidad de agua que proporcione una mezcla trabajable, adhesiva y sin segregacin del agregado. Para la elaboracin del mortero destinado a obras de albailera, se tendr en cuenta lo indicado en las Normas NTP 399.607 y 399.610.COMPONENTES 1. Los materiales aglomerantes del mortero pueden ser: Cemento Portland o cemento adicionado normalizado y cal hidratada normalizada de acuerdo a las Normas Tcnicas Peruanas correspondientes. b) El agregado fino ser arena gruesa natural, libre de materia orgnica y sales. Se aceptarn otras granulometras siempre que los ensayos de pilas y muertes proporcionen resistencias segn lo especificado en los planos.

Tabla 01: Granulometra de la arena gruesaFuente: norma tcnica e-070 Albailera

No deber quedar retenido ms del 50% de arena entre dos mallas consecutivas. El mdulo de fineza estar comprendido entre 1,6 y 2,5. El porcentaje mximo de partculas quebradizas ser: 1% en peso. No deber emplearse arena de mar. c) El agua ser potable y libre de sustancias deletreas, cidos, lcalis y materia orgnica.

Tabla 02: Tipos de MorteroFuente: Norma Tcnica e-070 Albailera

a) Se podrn emplear otras composiciones de morteros, morteros con cementos de albailera, o morteros industriales (embolsado o pre-mezclado), siempre y cuando los ensayos de pilas y muretes proporcionen resistencias iguales o mayores a las especificadas en los planos. b) De no contar con cal hidratada normalizada, se podr utilizar mortero sin cal respetando las proporciones cemento-arena.YESO EN MORTEROSLos morteros de yeso presentan grandes inconvenientes respecto de los de cal, particularmente en los exteriores, ya que el yeso es un compuesto relativamente soluble en agua (2000mg/l vs.80mg/l para la calcita, a20C). Por esta razn, la infiltracin de agua de lluvia o subterrnea produce graves daos en paredes que contengan morteros de unin o revestimientos a base de yeso, como veremos ms adelante.Fig. 01 YesoFuente: es.wikipedia.org

La temperatura requerida para la coccin del yeso es bastante menor que la requerida para obtener cal area a partir de la coccin de calizas. Por ello, los morteros a base de yeso fueron ms atractivos que los morteros de cal enpasescomo Egipto o Grecia, con abundantes yacimientos naturales tanto de yeso como de calizas pero con escasez de madera (combustible para los hornos). El clima seco de ambospasespermite la utilizacin de morteros de yeso en exteriores.El rpido fraguado del yeso de Pars impide que los revestimientos de escayola puedan pintarse alfresco. En cambio, los colores de las pinturas murales se aplican sobre la superficie enlucida endurecida, esto es, altemple, mezclados simplemente con agua o aglutinados con goma, colas y huevo. Por ello, la capa pictrica es en extremo delicada, de forma que un simple lavado con agua puede disolverla completamente. De hecho, la preservacin de las pinturas murales egipcias es el resultado de un clima extremadamente seco y de su aislamiento de la intemperie. El fraguado puede retardarse algo si se adiciona cal. Estos morteros mixtos de cal y yeso son muy comunes en los revestimientos pintados o no de edificios histricos.Adems de cal, los morteros de yeso se han fabricado histricamente mezclando otros materiales aditivos. Quizs el ms comn sea pelo, que acta comoreforzante. El mejor pelo es el largo y fuerte, libre de grasa y otras impurezas. Se han utilizado pelo de buey, caballo, cabra, e incluso humano, aunque este es raro por ser muy fino y poco resistente. Las cantidades de pelo aadido son variables, aunque entre 4 y8kgpor metro cbico de escayola es una cantidad tpica y suficiente para reforzar suficientemente el yeso. Otros materiales aadidos comoreforzantes son paja, caa y hierba molidas.Los morteros de yeso, ya sean puros o mixtos, han sido utilizados para decoraciones interiores con tcnicas muy variadas. Lascagliolaes un mortero a base de yeso coloreado con pigmentos mezclado con fragmentos gruesos de calizas coloreadas o mrmoles, que imita rocas naturales como brechas calizas o de mrmol y prfidos. Se prepara en piezas que se aplican a un substrato, se pulen y se recubren con aceite de linaza. El mrmolmarezzoes similar al mortero anterior, aunque se basa exclusivamente en pigmentos y no en fragmentos de piedra para obtener los efectos deseados. Elmarezzoha sido utilizado a veces en revestimientos exteriores. En exteriores se han utilizado tambin morteros de yesoen relieveytallados. Los materiales son mezclas de yeso de Pars con pasta de cal area y arena bien tamizada (en la proporcin 1:1:6), pelo largo y fuerte y a veces grasa animal. La superficie se cubra con capas protectivas de aceite de linaza, cera o, ms a menudo, lechadas de cal. Estos relieves podan decorarse con la tcnica delgraffito.En el siglo XIX se introdujeron innovaciones tcnicas para hacer la escayola mstrabajable, verstil y duradera. As, se aadi queratina para retardar el fraguado (escayola dehemihidritaretardada). Adems, se desarroll elyeso anhidro, obtenido por coccin del yeso a temperaturas mayores de160C(170-180C), a las que se deshidrata completamente y se transforma enanhidrita(Figura 3). Se necesitan246.7 gde H2O (pura) para transformar completamente1000 gde anhidrita en yeso, aunque el proceso de hidratacin implica pasar primero a hemihidrita, y posteriormente a yeso. Como en el caso del yeso de Pars, debe aadirse algo ms de agua para obtener una pasta con la que fabricar el mortero. Este tipo de escayola no fragua rpidamente, por lo que suelen aadirse aceleradores del fraguado (alumbre, sulfato potsico, sulfato de cinc). El llamadocementoKeene(patentado en 1838) es una escayola de este tipo, que se utiliza para rellenar grietas en paredes o reparar revestimientos muy deteriorados. A temperaturas superiores a250Cse obtieneyeso muerto, o anhidrita insoluble similar a la anhidrita natural. A temperaturas ms elevadas, entre 900 y1100Cy mayores, se obtiene una mezcla de anhidrita y xido deCadenominadayeso hidrulico. La hidratacin del yeso muerto es muy lenta, mientras que el yesohidrulicofragua rpidamente, absorbiendo agua y anhdrido carbnico y formando una masa dura y compacta como un cemento. Dado que el fraguado de estos materiales forma finalmente yeso, su susceptibilidad a la alteracin por el agua tambin es elevada.

Fig. 02: Coccin en Horno de YesoFuente: Morteros de Construccin y Ornamentacin. Universidad de Granada

Propiedades del yeso-Solubilidad. El yeso es poco soluble en agua dulce (10 gramos por litro a temperatura ambiente). Sin embargo, en presencia de sales su grado de solubilidad se incrementa notablemente. Desgraciadamente, la salinidad siempre aparece al contacto con el exterior. Por eso es recomendable el uso del yeso preferiblemente al interior, a menos que se pueda impermeabilizar mediante algn procedimiento. La solubilidad aumentar tambin por factores como la finura.-Finura del molido. Como hemos comentado anteriormente, el yeso, una vez deshidratado debe ser molido para su utilizacin. La finura de molido influye en gran parte en las propiedades que adquiere el yeso al volverlo a hidratar. La posibilidad de uso del yeso para la construccin reside en que al amasarlo con agua, reacciona formando una pasta que endurece constituyendo un conjunto monoltico. Se comprende fcilmente que, cuanto mayor sea el grado de finura del yeso, ms completa ser la reaccin y, consecuentemente, la calidad del producto obtenido. La velocidad de fraguado es proporcional al grado de disolucin, con lo que podemos afirmar que el yesomorir antes (fraguado rpido).Este ltimo factor limitar el tiempo del trabajador. Si el yesomuere prontoes apropiado para enlucidos (lucidos), o bien para acabados rpidos.-Velocidad de fraguado. El yeso se caracteriza por fraguar con rapidez, por lo que es recomendable para su uso hidratarlo en pequeas cantidades. Esta propiedad depende de tres factores:- El propio yeso (grado de finura, pureza, punto de cocido)- Las condiciones de hidratacin (la temperatura del agua, la concentracin del yeso en el agua, el modo de amasar la pasta al hidratarlo).- Agentes externos como la humedad o la temperatura.A su vez, la rapidez de fraguado del material, nos indica el grado de resistencia con que concluir una vez consolidado.-Resistencia mecnica. Un yeso de alto grado en finura, velocidad de fraguado, concentracin de yeso y temperatura del agua y de atmsfera, ser tambin de alta resistencia mecnica.-El grado de cocidotambin afectar a todas estas propiedades. Es necesario encontrar el punto justo de cocido, siendo perjudicial que est tanto sobrecocido como falto. Tambin es conveniente no emplear el yeso recin cocido, se acentuara la rapidez de fraguado, impidiendo trabajar con comodidad.-Permeabilidad. Quiz el problema ms difcil de resolver, sobre todo para su uso al exterior, es el de su impermeabilizacin. La solubilidad se ve acentuada por el grado porosidad, y el yeso posee un grado alto. Por esto, el agua puede penetrar cmodamente a travs de la red capilar, acelerando la disolucin, y consecuentemente la prdida del material. En los Monegros el empleo del yeso ha sido tanto al interior como al exterior de las viviendas. El tiempo se ha hecho cargo de demostrar la inadecuacin de yeso en paramentos expuestos a la intemperie. En paredes interiores el resultado ha sido ms duradero. Para los pavimentos, los trabajadores adems le aadan una ltima mano con cera de abeja, incrementando as su tiempo de vida til. Todava ahora no termina de encontrarse un medio de impermeabilizacin del todo efectivo, adems de ser caros. Por ello, su ubicacin es preferentemente interior.-Adherencia. Disminuye en contacto con el agua, siendo buena en medio seco, tanto con materiales ptreos como metlicos.-Corrosin. Al igual que sucede con la adherencia, en presencia de agua este material reacciona perjudicando.-Resistencia al fuego. Es de destacar su buena resistencia al fuego, considerndose buen aislante.CAL EN MORTEROSPara obtener un mortero de cal, la cal viva debe apagarse, esto es, mezclarla con agua. Ambas sustancias reaccionan de forma que el xido de Ca se rehidrata formando hidrxido de calcio o cal apagada o hidratada (Figura 3). Para conseguir un buen apagado de la cal viva, sta debe haber sido almacenada en un lugar seco y estar lo ms fresca posible.Fig. 03: CalFuente: es.wikipedia.org

En el proceso de rehidratacin se libera una gran cantidad de energa calorfica (15500 caloras/mol de CaO, i.e., por 56 g de CaO). Esta energa hace aumentar la temperatura del agua hasta hacerla hervir (puede llegarse hasta 400 C), y la del recipiente que la contiene, con el consiguiente peligro de incendio si ste es de madera. Por esta razn, el apagado debe llevarse a cabo cuidadosamente, y siempre de forma que el agua se aada antes en el recipiente y reciba posteriormente los fragmentos de cal viva. El caso contrario, i.e., cuando el agua se aade a la cal viva, es bastante peligroso ya que se produce una violenta efervescencia con proyeccin de fragmentos de cal viva y agua caliente al aire.Se necesitan 321.2 g de agua (pura) para transformar completamente 1000 g de xido de Ca (puro) en hidrxido de Ca (puro). No obstante, debe aadirse bastante ms agua ya que parte de la misma se evapora por el calor generado en la reaccin de hidratacin. Cantidades adicionales de agua son necesarias adems para obtener una pasta que permita apagar la cal completamente. Por ello, suele utilizarse algo ms del doble de agua que la indicada anteriormente (i.e., 800 g o 0.8 l de agua por cada kilo de cal). La pasta acuosa obtenida por apagado de cal viva se denomina cal apagada, o grassello en la terminologa italiana, mientras que la cal que actualmente se comercializa es un material seco, generalmente en polvo, que se denomina cal hidratada. La plasticidad de la mezcla de esta cal con agua es ms deficiente que la de la cal apagada, por lo que no es apropiada para pintura al fresco, aunque puede usarse como aglomerante de morteros de unin. Usando un exceso de agua resulta en una masa grasienta denominada lechada de cal, utilizada sobre todo en enlucidos. Si los fragmentos de cal viva se dejan expuestos al aire, comenzaran a hidratarse en su superficie por reaccin con el vapor de agua disuelto en la atmsfera, reducindose progresivamente a un polvo de hidrxido de Ca que acaba finalmente por carbonatarse (ver ms adelante). Este era el proceso de obtencin del banco sangiovanni, un pigmento blanco constituido por hidrxido de Ca y carbonato de Ca descrito por Cennini.

Fig. 04: Coccin al Horno de la CalFuente: Morteros de Construccin y Ornamentacin. Universidad de Granada

Durante el apagado hay que remover y rastrillar la pasta para favorecer la reaccin de hidratacin y evitar la coagulacin de partculas, lo que reduce su plasticidad. Para evitar la presencia de restos de cal no apagados completamente y de estosgrmulos, la pasta puede tamizarse concribasde5mmde luz. La pasta cribada se cubre hasta unos centmetros con agua, y se deja madurando al menos dos semanas, aunque es aconsejable unos meses e idealmente unos aos. El agua saturada en hidrxido deCaque cubre la pasta de cal se denominaagua de cal, que se ha utilizado para mezclar con los pigmentos aplicados a murales al fresco o comoconsolindanteinorgnico.El aejamiento de la cal debe hacerse de forma que est protegida de las heladas, que haran perder su plasticidad, y del aire, para evitar sucarbonatacin(ver ms adelante) en los depsitos. Por ello, el apagado tradicional de la cal se sola hacer en hoyos o fosos practicados en la tierra (2-10 m3) por debajo del nivel de las heladas, y la cal se sola dejar tapada para que madurase bastante tiempo, de unos meses a unos aos. Este aspecto es recogido porPlinio:...cuanto ms viejo es el mortero...mejor es en calidad..., y compartido porVitrubioy Alberti.Plinio observa adems que los pintores de su poca exigan cal apagada durante tres aos, para evitar agrietamientos. La pasta adquiere al madurar un aspecto rgido como el de la gelatina. No obstante, cuando la masa rgida se trabaja de nuevo adquiere plasticidad, lo cual es una caracterstica peculiar de la cal area.Cuando el mortero de cal se deja expuesto a la atmsfera,fragua, esto es, se compacta, seca y endurece por un proceso de precipitacin y decantacin delCa(OH)2apartir de la suspensin acuosa. En el fraguado de la pasta de cal pura, sin rido, se produce una contraccin de volumen importante, por lo que la masa se cuartea y slo es til para sellar algunas faltas y fracturas finas. Para evitar el cuarteo de la cal durante su fraguado se recurre a mezclarla, en las proporciones adecuadas, conrido. Esto se debe a que el rido acta como un armazn rgido formado por los granos de arena en contacto. En los huecos de este armazn se localiza la cal, y su contraccin resultar en una compactacin adicional de la mezcla, pero no en sufracturacin, aunque s puede producirse un incremento de la porosidad.La naturaleza del rido es muy variable. Generalmente es arena de ro, que est formada por granos de rocas cuarzosas, cuarzo-feldespticas, carbonatadas, mrmoles, volcnicas, etc. No debe contener fraccin arcillosa (Vitrubioindica que la arena ms idnea es la que al frotarla fuertemente con las manos, produce un crujido; este efecto no se consigue con la arena mezclada con tierra, pues no tiene aspereza;pg. 105, Alianza Editorial, Madrid, 1995; traduccin deJoseLus Oliver Domingo), y cuando esto no es posible, debe tamizarse. Este mismo tipo de rido se encuentra en las arenas de playa, aunque han sido menos utilizadas ya que contienen sales nocivas para el mortero. En caso de utilizarse, deben ser lavadas concienzudamente con agua.Vitrubioya indica que este tipo de arena es poco adecuada, ya que cuando se tiende el enlucido sobre las paredes, al eliminar el salitre, se va deshaciendo (op.cit.,pg. 105). En cualquier caso en que sea necesario lavar el rido, es conveniente esperar a que se seque para mezclarlo con la cal, para favorecer labaabilidadde la emulsin de cal. Otros tipos de rido son fragmentos de canteras, fundamentalmente de caliza, mrmol y rocas volcnicas (e.g.,pozzolana), y fragmentos de cermica y tejas. Al respecto del rido de cantera,Vitrubioindica que se seca con rapidez, mantiene largo tiempo el enlucido y permite sobreponer bvedas, pero nicamente si son recin extradas de los arenales. Si durante largo tiempo permanece al aire libre, se ablandan por el sol, la luna y los hielos, se resquebrajan y se hacen terrosas. Y as, cuando se utilizan en mampostera, no pueden mantener unidas las piedras sino que se desmoronan y las paredes son incapaces de soportar la carga (op.cit.,pg. 105).En funcin de grosor de la arena se tienen morteross.s(granos con dimetro