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1 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 Escuela Técnica Superior de Arquitectura. 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.

2 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).

3 Proceso de fabricación del Cemento Portland Componentes del Cemento Portland Son compuestos de óxidos de silicio, aluminio y calcio. Silicato tricálcico (SC 3 ): Aporta resistencia inicial Silicato bicálcico (SC 2 ): Aporta resistencia a largo plazo. Aluminato tricálcico (AlC 3 ): Aporta resistencias iniciales Acelera la velocidad de fraguado (el yeso controla su proceso de hidratación). Ferroaluminato tetracálcico (FAlC 4 ): Acelera el fraguado. Los óxidos de hierro actúan como fundentes. Dan el color gris al cemento (no se incluyen en los cementos blancos).

4 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

5 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).

6 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 composición CEM I: Más de 95 % de clinker. CEM II: Entre 65 y 94 % de clinker (resto adiciones) CEM III: % de clinker y % escorias horno. CEM IV: % de clinker y % puzolanas. CEM V: Compuesto de clinker, escoria y puzolana. Clases resistentes: resistencia a compresión a los 28 días. 32,5 N 32,5 R 42,5 N 42,5 R 52,5 N 52,5 R Designación: Tipo de cemento/ Tipo de adición/ Clase resistente

7 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).

8 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.

9 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. Relación agua / huecos Agua = huecos Agua < huecos Agua > huecos Consistencia Normal (Plástica) Seca Fluida (Lechada) 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.

10 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. Cementos (Portland y Aluminoso) Cales (Aéreas e hidráulicas) Mixtos de cal y cemento (Bastardos) B) Otros Morteros (aplicaciones especiales). - Modificados - Monocapa - Morteros cola - Ligeros - Ignífugos - Sin finos (porosos)

11 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): M 2,5 M 5 (M 7,5) M 10 M 15 M 20 Desde 2005, los morteros requieren de Marcado CE para: Revestimientos (revocos y enlucidos) Morteros de albañilería Adoquines y baldosas hidráulicas

12 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 Escuela Técnica Superior de Arquitectura. Profesor Gonzalo Barluenga Badiola Bibliografía de consulta recomendada. Tema 8 Alejandre Sánchez, F. J.; Historia, caracterización y restauración de morteros, IUCC, Universidad de Sevilla, 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.

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