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Tema 07: CalesTema 07: CalesTema 07: CalesTema 07: Cales
CALES
o Bibliografía
o Introducción
o Fabricación
o Clasificación según normas UNE
o Propiedades y ensayos
o Características tecnológicas
o Aplicaciones
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Materiales de Construcción I
Bibliografía
ARREDONDO VERDÚ, F.– Estudio de Materiales, Cales
ARREDONDO VERDÚ, F.– “Yesos y Cales” E.T.S.I.C. 1991
GARATE ROJAS I. – Artes de la Cal
VV.AA. “Guía práctica de la Cal y el Estuco”
UNE ENV 459 Cales para la Construcción R0/N/691.5/UNE
RCA-92 “Instrucción para la recepción de cales en obras de estabilización de suelos”
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Materiales de Construcción I
Introducción
Evolución Histórica
- Cal grasa junto con yeso: primer conglomerante empleado por el hombre en forma de argamasa mezclada con arena. Morteros bastardos.
- Egipto: Cal mezclada con yeso
- Griegos: Revestimiento de muros
- Romanos: Generalizan uso morteros y hormigones (cal, árido y puzolanas naturales).
Materiales de Construcción I
Introducción
Evolución Histórica
- Mitad s XVIII: Caliza mezclada con arcilla. No apta para la fabricación de cal.
- 1756: Calizas arcillosas: Morteros más resistentes y comportamiento hidráulico
- 1820: Vicat: Presencia de arcilla en la caliza es la causa del carácter hidráulico. Fabrica cal hidráulica y desarrolla su teoría de hidraulicidad.
- Finales s XIX: Perfeccionamiento del proceso de fabricación que posteriormente desencadenó la fabricación de los actuales cementos portland
Materiales de Construcción I
Introducción. TIPOS DE CALES
La Cal Aérea
- Conglomerante aéreo obtenido por calcinación y posterior hidratación de piedras de naturaleza caliza.
- Usos comunes en construcción
- **_Confección de pastas y morteros
- Confección de fábricas
- Revestimientos continuos_**
Materiales de Construcción I
La Química de la Cal Hidráulica
Cal viva
Cal apagada
apagado cocción
fraguado (^) Silicatos Cálcicos Aluminatos Cálcicos
Carbonato Cálcico
Silicatos Cálcicos Aluminatos Cálcicos hidratados
Carbonato Cálcico
Silicato de Aluminio
agua
Nomenclatura
En función del contenido en minerales arcillosos:
- Cales aéreas
- Cales hidráulicas
- Arcilla > 5.3%
- CaO < 50% (altamente hidráulicas)
- Ambas además pueden ser Grasas: MgO < 5%. Carácter muy plástico Magras: MgO > 5%. Muy áridas. No traban. No uso en construcción
Según su fase de fabricación
- Cal viva : CaO recién calcinado - Cal apagada: Ca(OH)2. Según cantidad de agua apagado en polvo o en pasta.
Materiales de Construcción I
Impurezas Comunes
Magnesio
Hasta el 5% de MgO “ Cal Grasa ” Mas del 5% de MgO “ Cal Magra ”
Las cales con mucho magnesio no se emplean en construcción
Arcilla
A más arcilla, es más resistente mecánicamente y fragua y endurece mejor en presencia de humedad o agua (cal hidráulica) Límite admisible < 10%
Nomenclatura
Proceso de Fabricación
(diagrama tomado de www.ancade.com)
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Materiales de Construcción I
Elección de la Piedra
Caliza lo más pura posible
Vitruvio
Cuanto más compacta más apropiada
para mortero de unión
Cuanto más ligera más apropiada para
enlucidos
Materiales de Construcción I
Etapas del Proceso de Fabricación
Extracción de la piedra Cantera a cielo abierto
Trituración Machacadoras o molinos según tipo de horno. Cocción Reacción de descarbonatación. Humedecer la materia prima para favorecer la reacción Eliminar el CO 2 del horno rápidamente.
Apagado de la cal
Cernido: Separación de los trozos poco o muy cocidos de la cal apagada. Almacenaje: Sacos impermeables, lugar seco y no durante mucho tiempo.
Horno Rotatorio
Materiales de Construcción I
Apagado de la cal
CaO + H 2 O →→→→ Ca(OH) 2 + Calor
Cantidad de agua justa
Exceso:?
Defecto:?
Velocidad de hidratación
Sistemas de apagado
Espontáneo al aire
Aspersión
Fusión
Autoclaves
Hidratadores mecánicos
Apagado de la Cal. Hidratación
En presencia de agua, en unas determinadas
proporciones, la cal viva o la dolomía calcinada se
hidratan ( o se apagan ), según las reacciones:
CaO + H 2 O Ca(OH) 2 + 15,5 Kcal
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Materiales de Construcción I
CaO MgO + H 2 O Ca(OH) 2 + MgO + 1155 kj/kg CaO
Se puede ver en la reacción, que el óxido de calcio y magnesio ( dolomía calcinada ) reacciona exotérmicamente con el agua para dar hidrato de cal y dolomía parcialmente hidratada.
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Apagado de la Cal. Hidratación (2)
Materiales de Construcción I
Manipulaciones Posteriores
Almacenamiento en silos
Hidratación de los “caliches” (cal viva)
Hidratación de la magnesia (más lenta)
Cernido
Extracción de “huesos” (MgO) y “ caliches ”
(CaO)
Materiales de Construcción I
Transporte y Almacenaje
Cal viva ( preservar de la humedad )
En terrones Para apagar En polvo Otros usos
Cal apagada (preservar del CO 2 del aire y la
evaporación) En polvo o en pasta Preparación de pastas, morteros y hormigones Cuanto más tiempo se deje preparada, mejor
Materiales de Construcción I
Clasificación según UNE ENV 459-
CaO +MgOCaO +MgOCaO +MgOCaO +MgO MgOMgOMgOMgO
CL 90CL 90CL 90CL 90 ≥≥≥≥ 90%90%90%90% ≤≤≤≤ 5%5%5%5%
CL 80CL 80CL 80CL 80 ≥≥≥≥ 80%80%80%80% ≤≤≤≤ 5%5%5%5%
CL 70CL 70CL 70CL 70 ≥≥≥≥ 70%70%70%70% ≤≤≤≤ 5%5%5%5%
DL 85DL 85DL 85DL 85 ≥≥≥≥ 85%85%85%85% ≥≥≥≥ 30%30%30%30%
DL 80DL 80DL 80DL 80 ≥≥≥≥ 80%80%80%80% ≥≥≥≥ 5%5%5%5%
Materiales de Construcción I
Tipos de cales de construcción. Designación
normalizada
Ejemplo 1. La Cal Cálcica 90 , en forma de cal viva, se identifica por: EN 459-1 CL 90-Q
Ejemplo 2. La Cal Cálcica 80 , en forma de cal hidratada, se identifica por: EN 459-1 CL 80-S
Ejemplo 3. La Cal dolomítica 85 , en forma de Cal Semihidratada, se identifica por: EN 459-1 DL 85-S
Materiales de Construcción I
Según Vicat
% arcilla
Tiempo de Fraguado Cal grasa y magra 0 – 5.3 varios meses Cal débilmente hidráulica 5.3 – 8.2 16 - 30 días Cal medianamente hidráulica 8.2 – 14.8 10 - 15 días Cal propiamente hidráulica 14.8 – 19.1 5 – 9 días Cal eminentemente hidráulica 19.1 – 21.8 2 – 4 días Cemento Lento 21.8 – 26.7 1 – 12 horas Cemento Rápido 26.7 - 40 5 – 15 min.
Tipos de cales de construcción. Designación
normalizada
Clasificación según UNE 41.
SiO 2 +Al 2 O 3 +Fe 2 O 3 mínimo
Resistencia a flexo-tracción a los 28 días (Kg/cm^2 ) Usos
CH ICH ICH ICH I 20%^50 Elevaciones
CH IICH IICH IICH II 15%^30 Fundaciones
CH IIICH IIICH IIICH III 10%^15 Fundaciones
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Resistencia aResistencia aResistencia aResistencia a compresión (N/mmcompresión (N/mmcompresión (N/mmcompresión (N/mm^2222 )))) Cal útilCal útilCal útilCal útil 7 días7 días7 días7 días 28 días28 días28 días28 días
HL 2 ≥≥≥≥ 8 8% 88 %%% - --- 2 a 52 a 52 a 52 a 5
HL 3.5 ≥≥≥≥ 6%6%6%6% ≥≥≥≥ 1.51.51.51.5 3.5 a 103.5 a 103.5 a 103.5 a 10
HL 5 ≥≥≥≥ 3%3%3%3% ≥≥≥≥ 2222 5 a 155 a 155 a 155 a 15
Clasificación según UNE ENV 459-
Tipos
- HL: Cal hidráulica
- NHL: Cal hidráulica natural
- NHL-P : con adición de > 20% de puzolanas
Tiempo de fraguado entre 1 y 15 horas
Adiciones
Puzolanas
Piedra volcánica pulverizada
Chamota
Polvo de ladrillo cocido
Pizarras y arcillas calcinadas
Materiales de Construcción I
Estabilidad Dimensional
Además, de lo antes reseñado para cales aéreas,
la reacción entre caliza y arcillas produce una
ligera contracción.
Se intenta que la retracción sea mínima
Se busca una marga con una composición
adecuada
Se cuida el proceso de apagado
Materiales de Construcción I
Propiedades tecnológicas
Cales aéreas
Cales hidráulicas
Aplicaciones (diagrama tomado de www.ancade.com)
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Materiales de Construcción I
Aplicaciones para construcción
Infraestructuras
Estabilización de suelos.
Mezclas bituminosas para carreteras.
Morteros y enlucidos
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Materiales de Construcción I
En polvo Estabilización de suelos, agricultura, ganadería, desinfección, etc. Amasada con agua Pastas Morteros Hormigones (romanos)
Adquiere resistencia mecánica a medio-largo plazo en contacto con el aire
Aplicaciones para construcción
Materiales de Construcción I
En polvo
Estabilización de suelos…
Aplicaciones para construcción
Materiales de Construcción I
Otras aplicaciones
Hormigón celular:
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Aplicaciones para construcción
Materiales de Construcción I
Otras aplicaciones
Ladrillos silicocalcáreos:
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Aplicaciones para construcción
Materiales de Construcción I
Ladrillos sílico-calcáreos Cal y arena íntimamente mezcladas con agua en cantidades precisas Tipo de cal en función de la granulometría de la arena y de la resistencia que deba alcanzar el ladrillo. Se apaga la cal después de mezclarla y se prensa después con consistencia de tierra húmeda. Arena rica en sílice y de granulometría cuidada (90%) Moldeo por prensado y tratados con vapor de agua a presión Absorción de agua entre un 8 y 18% Resistencia a compresión entre 70 y 400 Kg./cm^2 Arena: forma de los granos y granulometría Cal: a mayor cantidad mayor resistencia Presión de prensado: a mayor presión mayor resistencia Tratamiento de vapor: Tiempo limitado
Aplicaciones para construcción
Materiales de Construcción I
Otras aplicaciones
Pinturas: el aglutinante es el agua y el pigmento la cal apagada: Ca(OH) 2. Se puede añadir en pequeña proporción (<10%) algún pigmento coloreado.
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Aplicaciones para construcción
Otras aplicaciones
Pinturas:
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Aplicaciones para construcción
Ventajas de las cales frente a otros conglomerantes:
Gran plasticidad Impermeabilidad Compatibilidad química con calizas y mármoles Buena resistencia a los agentes atmosféricos
Inconvenientes:
Fraguado muy lento Baja resistencia mecánica Peligro de fisuración por secado muy rápido
Materiales de Construcción I
