Tema 7: 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. GRADO EN ARQUITECTURA Curso 2015-2016. Escuela Técnica Superior de Arquitectura. Profesor Gonzalo Barluenga Badiola

Objetivos Docentes: • “Conocer las propiedades de los materiales conglomerantes, tipos, procesos de fabricación y aplicaciones, designación y normativa”. • “Conocer los tipos de morteros y productos conglomerados, designación, normativa y aplicaciones”.

Aglomerantes y Conglomerantes • Aglomerantes: Son materiales capaces de unir fragmentos de otras sustancias y dar cohesión al conjunto por mecanismos físicos. Ejemplos: arcillas y betunes. • Conglomerantes: Son materiales capaces de unir fragmentos de otras sustancias y dar cohesión al conjunto por transformaciones químicas en su masa (fraguado), produciendo nuevos compuestos. Se obtienen a partir de materiales naturales tratados térmicamente (cocción en horno o caldera). Ejemplos: yesos y escayolas, cales y cementos.

Materiales Conglomerantes • Se presentan en forma de polvo muy fino y muestran un comportamiento plástico al mezclarse con agua (pasta), que permite su moldeo. • En estado fresco (pasta) pueden adherirse a otros materiales (áridos) constituyendo materiales compuestos conglomerados (mortero, hormigón) • Una vez fraguados se endurecen (adquieren resistencia y rigidez) y el proceso es irreversible. • Forman estructuras cristalinas y presentan fractura frágil.

El proceso conglomerante Conglomerante + agua (si se añade árido, mortero u hormigón) Amasado (mezclado) Pasta en estado fresco (comportamiento plástico) Fraguado Pasta fraguada (rigidez y poca resistencia) Endurecimiento Pasta en estado endurecido (rigidez y resistencia, fractura frágil)

Tipos de Conglomerantes • Según su capacidad de fraguar en distintos ambientes: Aéreos: sólo fraguan en el aire. Hidráulicos: fraguan bajo el agua. • Según su naturaleza: Yesos y escayolas: constituidos por sulfato cálcico. Cales: Obtenidas por descarbonatación de calizas. Cementos: Constituidos por silicatos y aluminatos cálcicos deshidratados.

Yeso y escayola • Son materiales procedentes de la deshidratación de la piedra de yeso o aljez (sulfato cálcico dihidrato). • Se obtienen por cocción del aljez y posterior molienda.

• Se obtienen dos tipos de sulfato cálcico semihidrato: Semihidrato alfa (cristales grandes) Semihidrato beta (cristales pequeños)

Tipos de Yesos y Escayolas • Se clasifican de acuerdo con su proceso de fabricación: • Yesos tradicionales (hornos artesanales): Negro (grueso) y blanco (fino). • Yesos industriales (fraguado controlado): Grueso (YG) y fino (YF) y escayola (E) (monofase). • Yesos de 3ª generación (aditivados): Yesos de fraguado controlado (YG-L y YF-L) Yesos para prefabricación (YP). Escayola (E-30) y escayola especial (E-35) Proyectables (YPM) y aligerados (YA)

Designación de los yesos (UNE-EN 13279-1) NORMAS UNE 102-010 NORMA UNE EN 13279 y 102-011 (RY-85) YG, YG/L; YPM

B1 YESO DE CONSTRUCCION

YF, YF/L

C6 YESO APLICACIÓN EN CAPA FINA

YP

A CONGLOMERANTES A BASE DE YESO

E 30, E 30/L, E·35, E A CONGLOMERANTES A BASE DE YESO 35/L YA, YPM/A

B4 YESO CONSTRUCCION ALIGERADO

YD, YPM/D

B7 YESO CONSTRUCCION ALTA DUREZA

YE/T

C6 YESO APLICACIÓN EN CAPA FINA

Tipos de yesos y productos de yeso (UNE-EN 13279) Designación

Descripción

A

Conglomerante a base de yeso (uso directo o para su transformación: productos en polvo, secos; para empleo directo en obra, etc.),. Yesos para construcción

B1

yeso de construcción

B2

mortero de yeso

B3

mortero de yeso y cal

B4

yeso de construcción aligerado

B5

mortero aligerado de yeso

B6

mortero aligerado de yeso y cal

B7

yeso de construcción de alta dureza Yesos para aplicaciones especiales

C1

yeso para trabajos con yeso fibroso

C2

yeso para morteros de agarre

C3

yeso acústico

C4

yeso con propiedades de aislamiento térmico

C5

yeso para protección contra el fuego

C6

yeso para su aplicación en capa fina

Productos y aplicaciones de los Yesos

Revestimientos continuos • Son aplicaciones superficiales de pastas (o morteros) sobre soportes continuos o discontinuos. • Se utilizan para obtener una superficie plana, homogénea y continua. • Pueden constituir el acabado de la superficie o servir como soporte de otros materiales de acabado. • La compatibilidad con el soporte es fundamental. • El espesor de aplicación depende de la regularidad del soporte (geométrica y de materiales).

Placas para techos (cielorraso y falso techo) • Piezas prefabricadas de escayola. • Se sitúan suspendidas del forjado a una cierta distancia (fijaciones metálicas o de caña y estopa). • El espacio comprendido es continuo (plenum) y sirve para el paso de instalaciones. • Mejora el comportamiento térmico y acústico. • Permiten la incorporación de puntos de las instalaciones (iluminación, climatización, control, …) • Tipos: Para techos continuos Para techos desmontables

Placas para techos (cielorraso y falso techo)

Placas para techos continuos

Estopa colgante

Fijaciones metálicas

Placas para techos desmontables

Entramado oculto

Entramado visto

Tabiquería • Productos: placas o paneles suelo-techo. • Están fabricados con YP o escayola. • Terminales machihembrados y uniones húmedas. Dimensiones y tolerancias (en cm) Producto

Altura

Placas

50 ± 0,2

Paneles

Ancho

Espesor

65 - 70 ± 0,5 6, 7, 9,10 ± 1

285 ó 300 ± 0,2 % 67 ó 56 ± 0,7

7 ó 9 ± 0,1

Tabiquería Solución de encuentros

Placas machihembradas

Solución de cercos en paramentos

Soluciones de cartón-yeso • Cartón yeso: material compuesto laminado, con una capa de yeso recubierto de dos láminas de cartón. • La lámina trasera tiene las fibras orientadas. • El yeso suele estar aditivado (hidrofugantes, …) • La placa puede adherirse a un aislamiento o barrera de vapor (soluciones compuestas). • Dimensiones: Longitud de 2,5 a 4,8 m Anchura 1,2 m Espesores 10, 13, 15 y 30 mm • Aplicaciones: tabiquería, trasdosados, soleras y techos.

Soluciones de cartón-yeso (tabiquería)

Ejecución de junta

Borde recto y biselado

Fijación de la placa a la estructura metálica

Estructura auxiliar (perfiles metálicos)

Cales de construcción • Hay dos tipos: aérea e hidráulica. • Cales aéreas: • Provienen de la calcinación de piedras calizas, produciendo la descarbonatación (cal viva, CaO). • Posteriormente se hidrata (cal apagada, Ca(OH)2). • El apagado se realiza: al aire, por aspersión o por inmersión (se obtiene cal en pasta). • La cal apagada se mezcla con agua y se utiliza en forma de pasta o mortero (añadiendo arena). • El endurecimiento se produce por carbonatación (CO2).

Ciclo de la Cal

Proceso de fabricación de la cal

Cales hidráulicas • Provienen de la calcinación de margas o calizas margosas (entre 10 y 25 % de arcillas). • Aparecen compuestos que fraguan bajo el agua (silicatos y aluminatos cálcicos). • El índice hidráulico determina la relación entre arcillas y caliza (parte que fragua bajo el agua): Cal aérea

< 0,1

Cal hidráulica

0,15-0,50

Cemento

> 0,5

Tipos de Cales de construcción (RCA-92)

Aplicaciones de las Cales

(la cal aumenta la plasticidad del mortero)

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).

Hidratación del cemento

Pasta hidratada de cemento Portland

Productos de hidratación del cemento Porlandita

Ettringita

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 (RC-08) • La Instrucción de cementos (RC-08) define dos grupos de cementos que se pueden utilizar en construcción: • Cementos sujetos al Marcado CE: Cementos Comunes (UNE-EN 197-1) Cementos de bajo y calor de hidratación ( 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.

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)

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.

Aplicaciones de los morteros

Aplicaciones en pavimentos continuos

Aplicaciones: Morteros de protección

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

M5

(M 7,5)

M 10

M 15

M 20

• Productos que requieren de Marcado CE: Revestimientos (revocos y enlucidos) Morteros de albañilería Pastas niveladoras y adhesivos cementosos Prefabricados (Adoquines y baldosas)

Tema 7: 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.

Glosario de conceptos del Tema •Conglomerante

•Cales

•Adiciones

•Proceso conglomerante

•Cal aérea

•Tipos de cementos

•Conglomerantes aereos

•Ciclo de la cal

•Cementos comunes

•Congl. hidráulicos

•Cales hidráulicas

•Cementos albañilería

•Yeso y escayola

•Tipos de cales

•Designación

•Tipos de yesos

•Aplicaciones de la cal

•Morteros

•Designaciones

•Cementos

•Componentes

•Productos de yeso

•Tipos de cementos

•Microestructura

•Revestimientos

•Fabricación

•Propiedades en estado fresco y endurecido

•Placas para techo

•Cemento Portland

•Tipos de morteros

•Productos tabiquería

•Componentes

•Aplicaciones

•Placas y paneles

•Productos de hidratación •Morteros de albañilería

•Cartón-yeso

•Características cementos •Designación

Bibliografía de consulta recomendada. • Instrucción para la Recepción de Cementos, RC-08. • Alejandre Sánchez, F. J.; Historia, caracterización y restauración de morteros, IUCC, Universidad de Sevilla, 2002. • CTE, DB-Seguridad Estructural - Fábricas