Tema 8: Conglomerantes y conglomerados.

1. El proceso conglomerante: estado fresco, fraguado y endurecimiento. Hidraulicidad.

2. Yeso y escayola. Cal aérea e hidráulica.

3. Cementos naturales y artificiales.

4. Derivados y materiales compuestos de matriz conglomerante. Pastas y Morteros.

5. Aditivos y adiciones.

6. Normativa, designación y aplicaciones.MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

Curso 2007-2008. Escuela Técnica Superior de Arquit ectura.Profesor Gonzalo Barluenga Badiola

Objetivos Docentes del Tema 8:

• “Conocer las propiedades de los materiales conglomerantes, tipos, procesos de fabricación y aplicaciones, designación y normativa”.

• “Conocer los tipos de cementos, morteros y productos conglomerados, designación, normativa y aplicaciones”.

Cementos naturales y artificiales

• Son materiales conglomerantes obtenidos por calentamiento hasta la clinkerización (sinterización) de carbonato cálcico, sílice y alúmina.

• Los productos obtenidos son hidráulicos (silicatos y aluminatos cálcicos que fraguan bajo el agua).

• Se muelen hasta obtener materiales en forma de polvo muy fino.

• Aunque se trata de materiales artificiales, se distinguen:

Naturales: se usan calizas margosas (arcillosas).

Artificiales: se mezclan calizas y arcillas en proporción tal que toda la cal reaccione con los silicatos.

Tipos de Cementos• Entre los cementos artificiales, se distinguen:

• Portland: Constituido por silicatos cálcicos (y aluminatos en menor proporción) llamados clinker, a los que se añade yeso tras la cocción (regulador del fraguado).

• Aluminato Cálcico: Se fabrican con caliza y bauxita (alúmina), obteniéndose aluminatos cálcicos (R inicial)

• Siderúrgico: Mezcla de clinker de Portland, yeso y escoria de alto horno.

• Puzolánico: Mezcla de clinker de Portland, yeso y puzolana (material silíceo que mezclado con cal y agua produce compuestos hidráulicos).

Proceso de fabricación del Cemento Portland

Componentes del Cemento Portland

• Son compuestos de óxidos de silicio, aluminio y calcio.

• Silicato tricálcico(SC3): Aporta resistencia inicial

• Silicato bicálcico(SC2): Aporta resistencia a largo plazo.

• Aluminato tricálcico(AlC3): Aporta resistencias iniciales

Acelera la velocidad de fraguado (el yeso controla su proceso de hidratación).

• Ferroaluminato tetracálcico (FAlC4): Acelera el fraguado.

Los óxidos de hierro actúan como fundentes. Dan el color gris al cemento (no se incluyen en los cementos blancos).

Productos de hidratación del Cemento Portland

• Al entrar en contacto con agua, los componentes del cemento reaccionan (se hidratan), formando productos:

• Portlandita: Cristales de hidróxido cálcico (cal libre).

• Geles tobermoríticos: Estructuras laminares formadas por silicatos y aluminatos cálcicos hidratados (CSH).

Entre las láminas se sitúan moléculas de agua que se polarizan.

• Ettringita: Cristales de sulfo-aluminato cálcico en forma de agujas (muy expansiva).

Pasta hidratada de cemento Portland

Productos de la hidratación de los Cementos Portland

Características de los Cementos Portland

• Finura de molido: facilita la hidratación del cemento.

• Tiempo de fraguado: Tiempo que tarda la pasta de cemento en adquirir rigidez (principio y fin de fraguado).

• PH: muy alcalino (por la presencia de portlandita).

• Retracción: debida al agua de amasado no combinada.

• Calor de hidratación: Depende de la velocidad del fraguado (componentes del cemento).

• Rigidez y Resistencia mecánica : La pasta al fraguar adquiere rigidez y, con el tiempo, resistencia (endurece).

Adiciones de los Cementos Portland

• Los cementos actuales no son clinker puro.

• Todos llevan adiciones minerales(componentes que reaccionan con los productos de hidratación).

• Las más habituales son:

Filler calizo (L, LL)

Cenizas volantes (V, W))

Escorias (S)

Puzolanas (P, Q)

Humo de sílice o Microsílice (D)

Clasificación y designación de Cementos

• El PGCR de cementos (RC-03) define los diferentes tipos de cementos que se pueden utilizar en construcción.

• Tipos de cemento: Dependen de la composiciónCEM I: Más de 95 % de clinker.CEM II: Entre 65 y 94 % de clinker (resto adiciones)CEM III: 20-64 % de clinker y 36-80 % escorias horno.CEM IV: 45-89 % de clinker y 11-55 % puzolanas.CEM V: Compuesto de clinker, escoria y puzolana.

• Clases resistentes: resistencia a compresión a los 28 días.

• Designación: Tipo de cemento/ Tipo de adición/ Clase resistente

52,5 R52,5 N42,5 R42,5 N32,5 R32,5 N

Productos y aplicaciones de los Cementos

• Pastas: Mezclas de cemento y agua con otros componentes minoritarios.

(pastas de agarre, revestimientos, capas niveladoras, lechadas)

• Morteros: Cemento, agua, arena y otros componentes minoritarios.

(Revestimientos, albañilería, pavimentos …)

• Hormigones: Cemento, agua, arena, grava y otros componentes minoritarios. (Aplicaciones estructurales)

• Prefabricados: Productos hechos en fábrica.

(baldosas, placas, elementos estructurales, GRC …)

Morteros de Construcción

• Sus características dependen de su composición, proceso de fabricación, amasado, curado y ambiente.

• La dosificación (proporción de los componentes) se elige de acuerdo con la aplicación constructiva.

• La mezcla se realiza por medios manuales o mecánicos, de manera que se obtenga una masa homogénea.

• Durante el fraguado y principio del endurecimiento hay que garantizar una hidratación adecuada (curado).

• El tipo de ambiente influye en el comportamiento a largo plazo del mortero (durabilidad).

Componentes: Las arenas

• Son materiales sólidos minerales granulares con un tamaño máximo limitado (inferior a 4 mm).

• Componente mayoritario de los morteros (40-80 %).

• El tamaño de partícula (granulometría) condiciona el volumen de huecos y la cantidad de pasta requerida.

• Constituyen el esqueleto del mortero y son inertes (no deben reaccionar químicamente).

• Controlan la retracción del material y le dan resistencia mecánica.

• Pueden ser de naturaleza caliza o silícea y rodados o de machaqueo (mayor irregularidad).

Componentes: El agua• Produce el fraguado del conglomerante (hidratación).

• Confiere plasticidad a la mezcla.

• La cantidad de agua depende de la temperatura, el tipo de conglomerante y arena y la consistencia.

• Pequeñas variaciones producen cambios importantes en estado fresco (límites plástico y líquido).

• En general, cuanto menor es, mayor es la resistencia y menor es la retracción y la porosidad.

• En general, el agua potable es válida para morteros.

Otros Componentes de los morteros• Los morteros actuales incorporan componentes que

modifican sus características.

Aditivos: Compuestos orgánicos que modifican las propiedades del mortero en estado fresco.

Adiciones: Compuestos orgánicos o inorgánicos que modifican las propiedades en estado endurecido.

Cargas: Materiales que no reaccionan con el conglomerante, pero modifican las propiedades en estado endurecido.

Pigmentos: Modifican el color del mortero.

Fibras: Cargas de forma alargada y sección reducida.

Características en estado fresco

• Consistencia: Depende de la viscosidad.

• Tiempo de fraguado: Depende del tipo de conglomerante. Comienza con la formación de productos de hidratación (principio) y termina cuando adquiere rigidez (fin).

• Retracción: Depende de la cantidad de agua de amasado, el tamaño de los productos y las condiciones de curado.

En general, cuanto menor es la cantidad de pasta y de agua, menor es la retracción.

Fluida (Lechada)Agua > huecosSecaAgua < huecos

Normal (Plástica)Agua = huecosConsistenciaRelación agua / huecos

Características en estado endurecido• Porosidad: El agua no combinada se evapora y deja poros

en el mortero. Condiciona la densidad, absorción, permeabilidad y resistencia del mortero.

• Rigidez y Resistencia mecánica: dependen del tipo de conglomerante, árido y porosidad.

• Adherencia: La unión del mortero al soporte depende del tipo de conglomerante y soporte (absorción).

• Permeabilidad: Cuanto menos poroso más impermeable al agua (en general, bastante impermeables al vapor).

• Durabilidad: Depende del tipo de ambiente (ataques de cloruros y sulfatos y carbonatación de la cal libre).

Tipos de Morteros de Construcción• Los morteros se dosifican de acuerdo con su aplicación

constructiva (requisitos en estado fresco y endurecido).• Se pueden clasificar según con su composición.• Tipos de Morteros:

A) Por el tipo de Conglomerante.

B) Otros Morteros (aplicaciones especiales).

Cementos (Portland y Aluminoso)Cales (Aéreas e hidráulicas)Mixtos de cal y cemento (Bastardos)

- Modificados - Morteros cola- Ignífugos

- Monocapa- Ligeros - Sin finos (porosos)

Aplicaciones de los morteros

• Morteros de albañilería: obras de fábrica. Suelen ser de cemento portland o bastardos (cemento y cal).

• Revestimientos continuos: Enfoscados y monocapa.

• Pavimentos continuos: Morteros modificados y porosos.

• Pastas niveladoras: capa de nivelación para colocación de solados y paso de instalaciones.

• Material de agarre: revestimientos discontinuos.

• Protección pasiva: morteros ignífugos.

• Productos prefabricados: baldosas hidráulicas, “piedras artificiales”, adoquines, bloques para fábricas, etc.

Designación y normativa de morteros

• Los morteros de albañilería se designan por su resistencia característica a compresión en MPa (UNE-EN 998-2):

• Desde 2005, los morteros requieren de Marcado CE para:

Revestimientos (revocos y enlucidos)Morteros de albañileríaAdoquines y baldosas hidráulicas

M 20M 15M 10(M 7,5)M 5M 2,5

Tema 8: Conglomerantes y conglomerados.

1. El proceso conglomerante: estado fresco, fraguado y endurecimiento. Hidraulicidad.

2. Yeso y escayola. Cal aérea e hidráulica.

3. Cementos naturales y artificiales.

4. Derivados y materiales compuestos de matriz conglomerante. Pastas y Morteros.

5. Aditivos y adiciones.

6. Normativa, designación y aplicaciones.MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

Curso 2007-2008. Escuela Técnica Superior de Arquit ectura.Profesor Gonzalo Barluenga Badiola

Bibliografía de consulta recomendada. Tema 8

• Alejandre Sánchez, F. J.; Historia, caracterización y restauración de morteros, IUCC, Universidad de Sevilla, 2002.

• Instrucción para la Recepción de Cementos, RC-03.

• PGCR de Yesos y Escayolas en las obras de Construcción, RY-85.

• PGCR de Cales en obras de estabilización de suelos, RCA-92.