Lección Primera

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CONGLOMERANTES Y AGLOMERANTES

Materiales capaces de unir fragmentos de áridos y dar cohesión al conjunto, por efecto de transformaciones químicas que originan nuevos compuestos (Conglomerantes) o bien por efectos de tipo exclusivamente físico (Aglomerantes).

A lo largo de la historia se han venido empleando, ocasionalmente, conglomerantes más o menos singulares (según cita Fernández Cánovas en su libro de hormigón:...en el Norte de Chile se han encontrado hormigones fabricados, 3000 años antes de Cristo, con una especie de algas calcinadas que los arqueólogos denominan “huiro”). Aquí se hace referencia, no obstante, a los que se han utilizado a gran escala, comenzando por los conglomerantes aéreos (los más antiguos) y finalizando por los conglomerantes hidráulicos.

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CONGLOMERANTES AÉREOS E HIDRÁULICOS

Conglomerantes aéreos.- Son aquellos que fraguan y endurecen sólo en contacto con el aire. De más antiguo a más reciente hay tres tipos de conglomerantes aeréos: los barros, el yeso y la cal.

Conglomerantes hidráulicos.- Son aquellos que fraguan y endurecen también en contacto con el agua y son resistentes en ese medio. En primer lugar las cales hidráulicas y, posteriormente, los cementos artificiales.

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CONGLOMERANTES AÉREOS: BARROS Son tierras ricas en minerales de arcilla que se ponen en obra

mezclándolos con agua sin ningún tipo de elaboración previa. Este hecho, unido a la abundancia de materias primas, es la consecuencia de que sea el conglomerante utilizado “desde siempre” encontrándolo tanto en hormigones antiguos (por ejemplo tapial) como en revestimientos.

Endurecen por pérdida de agua sin ningún tipo de transformación química. Por esa razón, para el barro se utiliza el término de aglomerante y no de conglomerante.

Para evitar la retracción, cuando se empleen barros para revestir superficies, se mezclarán, bien con árido fino, bien con otro tipo de carga como por ejemplo la paja. El mal comportamiento de la pasta endurecida con respecto a la humedad hace necesario un acabado, siendo el más popular el encalado.

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CONGLOMERANTES AÉREOS: YESOS Los yesos de construcción son sulfatos cálcicos hemi-hidratados

(CaSO4.0.5H2O) . Se obtienen calcinando los yesos minerales a una temperatura de, aproximadamente, 150ºC:

CaSO4.2H2O CaSO4.0.5H2O + 1.5H2OEs importante el control de la temperatura puesto que a temperaturas aproximadas de 200ºC aparecerían, además, importantes cantidades de sulfato cálcico anhidro (anhidrita) que tiene un comportamiento diferente al del yeso hemihidratado

El yeso de construcción se pone en obra mezclándolo con agua, para dar, de nuevo, yeso mineral en un proceso exotérmico:

CaSO4.0.5H2O + 1.5H2O CaSO4.2H2OComo puede verse en esta reacción, el yeso no presenta retracción. Por esa razón se utiliza extensamente, como pasta, en los enlucidos de los interiores de los edificios.Tecnológicamente no es complicado obtener una temperatura de 150ºC por lo que es, después del barro, el primer conglomerante utilizado masivamente en hormigones y morteros (lo encontramos en los morteros de unión de la pirámide de Keops).

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CONGLOMERANTES AÉREOS: CALES AÉREAS Se denomina cal aérea al hidróxido cálcico obtenido en un doble proceso que

incluye la calcinación del carbonato cálcico y el posterior apagado de este compuesto (tradicionalmente en un proceso lento de meses o incluso años):

CaCO3 CaO (Cal viva) + CO2 (900ºC)CaO + H2O Ca(OH)2 (Cal apagada)

Si el apagado de la cal se hace con cantidades exactas de agua se obtiene la cal en polvo. Si se emplea un exceso de agua se obtiene la cal en pasta.

La cal endurece por carbonatación para dar carbonato y liberar agua, lo que implica retracción:

Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O

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MORTEROS PUZOLÁNICOS Se trata de materiales con prestaciones hidráulicas a pesar de

elaborarse con cal aérea. Todo el árido, o la mayor parte de las fracciones más finas, utilizado en la fabricación del mortero, está formado por materiales volcánicos de baja cristalinidad (y, por tanto, muy reactivos) con elevado contenido en SiO2 y Al2O3.

En la reacción entre las puzolanas (llamadas así por ser de Puzoli -Italia- las que se utilizaron primero), la cal y el agua, se forman silicatos cálcicos hidratados y aluminatos cálcicos hidratados. Estas fases son las responsables de que el mortero fragüe y endurezca, y se forman y son resistentes también en zonas sumergidas en agua. Todavía hoy se conoce como “índice de puzolanidad” la avidez de un material para reaccionar con la cal apagada.

Los primeros morteros puzolánicos son atribuidos a los romanos a pesar de que también los fenicios y los israelíes utilizaban ya morteros de este tipo para revestir fábricas en contacto con el agua (acueductos, cisternas, etc., ).

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CONGLOMERANTES HIDRÁULICOS: CALES HIDRÁULICAS

Conglomerantes capaces de producir morteros y hormigones hidráulicos con independencia de que los áridos no sean puzolanas. Se obtienen a partir de la mezcla de rocas calizas y materiales arcillosos que aportan SiO2 y Al2O3. En el proceso de calcinación se forman silicatos cálcicos y aluminatos cálcicos que, en la posterior hidratación, dan lugar a los silicatos cálcicos hidratados y aluminatos cálcicos hidratados, que son estables en fábricas relacionadas con el agua.

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CONGLOMERANTES HIDRÁULICOS: CALES HIDRÁULICAS Las primeras citas de cales hidráulicas datan de 1570 cuando

Palladio obtuvo, calcinando materiales de Padua compuestos de una mezcla de caliza y arcilla, “un conglomerante capaz de fraguar y endurecer también bajo el agua”.

En 1794 Parker obtiene por calcinación de una caliza arcillosa un conglomerante de excelentes prestaciones hidráulicas. De ahí hasta 1800 se trabaja en la obtención de cales hidráulicas calcinando materiales que contenían diferentes proporciones de caliza y arcilla. A esas cales se las comenzó a llamar cementos naturales ó cementos romanos. Se definió el “índice de hidraulicidad”, que daría idea de las prestaciones del conglomerante, como la relación entre la cantidad de arcilla y la cantidad de carbonato del material a calcinar.

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CONGLOMERANTES HIDRÁULICOS: CEMENTOS

A partir de 1800 se empezó a trabajar en la obtención de cementos no sólo variando las proporciones de arcilla y caliza, sino también modificando la temperatura de calcinación. Merece la pena citar los estudios de Vicat, que comenzó en 1812, al cual se debe la definición de índice de hidraulicidad que aceptamos hoy como “la relación entre la suma de los óxidos estables ácidos (aportados por las arcillas) y la suma de los óxidos estables básicos (aportados por los carbonatos”:

I = (SiO2 + Al2O3 ) / (CaO + MgO)

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CONGLOMERANTES HIDRÁULICOS: CEMENTOS En 1824, J. Aspdin patentó “ un conglomerante tan duro como la

piedra de Portland” que obtuvo, calcinando margas, a 1200 ºC (Patente Británica 5022).

L. C. Johnson patentó, unos años después, el cemento Johnson que se trataba de un clinker obtenido a partir de los mismos materiales en un proceso de calcinación a 1450 ºC. Ese clinker al que se le añadió una pequeña cantidad de yeso para retardar el fraguado, fue presentado en la Exposición de 1851 como el Cemento Portland.

A partir de esa fecha, comenzaron a desarrollarse los cementos artificiales para responder a las distintas solicitaciones de los morteros y hormigones.

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