INFORME N°5

1. CAL:

Naturaleza y obtención:La cal viva se encuentra presente en la naturaleza, se puede sintetizar a partir del agua marina, que contiene concentraciones regulares de carbonatos de calcio y magnesio; mediante reacciones químicas y procesos fisicoquímicos, el carbonato es llevado a hidróxido de calcio, una última calcinación producirá óxido de calcio.Antiguamente se usaba «cal» en vez de «calcio», en algunos nombres de compuestos donde interviene este elemento, como el "talco" o "aljez" (sulfato de calcio dihidratado, CaSO4•2H2O) o el mármol o "gis" (carbonato de calcio, CaCO3).Los depósitos sedimentarios de carbonato de calcio se llaman caliches.Este material utilizado para hacer mortero de cal se obtiene de las rocas calizas calcinadas a una temperatura entre 900 y 1200 °C, durante días, en un horno rotatorio o en un horno tradicional, romano o árabe. En estas condiciones el carbonato es inestable y pierde una molécula de dióxido de carbono.El óxido de calcio reacciona violentamente con el agua, haciendo que ésta alcance los 90 °C. Se forma entonces hidróxido de calcio, también llamado cal apagada, o Ca (OH)2.El hidróxido de calcio reacciona otra vez con el óxido de carbono (IV) del aire para formar de nuevo carbonato de calcio. En esta reacción la masa se endurece. Por esto el óxido de calcio forma parte de formulaciones de morteros, especialmente a la hora de enlucir paredes de color blanco.La cal se ha usado, desde la más remota antigüedad, de conglomerante en la construcción; también para pintar (encalar) muros y fachadas de los edificios construidos con adobes o tapial, habitual en las antiguas viviendas mediterráneas, en la fabricación de fuego griego. En algunos países de Latinoamérica, la cal se utiliza para el proceso de nixtamal, proceso utilizado para hacer sémola de maíz y masa para tortillas.

Comercialización y usos:El más versátil de nuestros productos. La versatilidad de la cal se refleja de alguna manera, al emplearse en casi todos los procesos industriales ya que se puede utilizar como neutralizante, fundente, lubricante, secante, cementante, absorbente, precipitante, desinfectante, impermeabilizante y por supuesto como materia prima. Nuestra Cal Prime es aplicada en diferentes Industrias (siderúrgica, papelera, alimentos, pesquería, química, etc), en la Minería (fundiciones, siderurgias, lixiviación,

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cianuración, obtención de minerales…), en la conservación del Medio Ambiente (tratamiento de aguas residuales y residuos industriales, depuración de gases…), en la Construcción (estabilización de suelos, morteros, concretos livianos, pavimentos asfálticos, fabricación de ladrillos y revestimientos protectores), en la Agricultura (mejoramiento de terrenos, nutriente vegetal, abono e insecticida…), en la Ganadería, Granjas, Acuicultura y en usos diversos.  

2. YESO

El yeso, en la naturaleza es un mineral y varios tipos de rocas sedimentarias. CaSO4· 2H2O. Es abundante en regiones sedimentarias denominadas geológicamente Karsticas por meteorización química de determinadas rocas: calcáreas, calizas, dolomías, aljez, etc. compuestas por minerales solubles en agua.

Generalidades:Es más conocido por un producto preparado a partir de piedras naturales como el aljez u otras, (sulfato de calcio dihidrato: CaSO4· 2H2O), mediante deshidratación, al que puede añadirse en fábrica determinadas adiciones de otras sustancias químicas para modificar sus características de fraguado, resistencia, adherencia, retención de agua y densidad, que una vez amasado con agua, puede ser utilizado directamente. También, se emplea para la elaboración de materiales prefabricados. El yeso, como producto industrial, es sulfato de calcio hemihidrato (CaSO4·½H2O), también llamado vulgarmente "yeso

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cocido". Se comercializa molido, en forma de polvo. Una variedad de yeso natural, denominada alabastro, se utiliza profusamente, por su facilidad de tallado, para elaborar pequeñas vasijas, estatuillas y otros utensilios.

Historia de la utilización del yeso:El yeso es uno de los más antiguos materiales empleado en construcción. En el período Neolítico, con el dominio del fuego, comenzó a elaborarse yeso calcinando aljez, y a utilizarlo para unir las piezas de mampostería, sellar las juntas de los muros y para revestir los paramentos de las viviendas, sustituyendo al mortero de barro. En Çatal Hüyük, durante el milenio IX a. C., encontramos guarnecidos de yeso y cal, con restos de pinturas al fresco. En la antigua Jericó, en el milenio VI a. C., se usó yeso moldeado.En el Antiguo Egipto, durante el tercer milenio a. C., se empleó yeso para sellar las juntas de los bloques de la Gran Pirámide de Guiza, y en multitud de tumbas como revestimiento y soporte de bajorrelieves pintados. El palacio de Cnosos contiene revestimientos y suelos elaborados con yeso.El escritor griego Teofrasto, en su tratado sobre la piedra, describe el yeso (gipsos), sus yacimientos y los modos de empleo como enlucido y para ornamentación. También escribieron sobre las aplicaciones del yeso Catón y Columela. Plinio el Viejo describió su uso con gran detalle. Vitruvio, arquitecto y tratadista romano, en sus Diez libros sobre arquitectura, describe el yeso (gypsum), aunque los romanos emplearon normalmente morteros de cal y cementos naturales.Los Sasánidas utilizaron profusamente el yeso en albañilería. Los Omeyas dejaron muestras de su empleo en sus alcázares sirios, como revestimiento e incluso en arcos prefabricados.La cultura musulmana difundió en España el empleo del yeso, ampliamente adoptada en el valle del Ebro y sur de Aragón, dejando hermosas muestras de su empleo decorativo en el arte de las zonas de Aragón, Toledo, Granada y Sevilla.Durante la Edad Media, principalmente en la región de París, se empleó el yeso en revestimientos, forjados y tabiques. En el Renacimiento para decoración. Durante el periodo Barroco fue muy utilizado el estuco de yeso ornamental y la técnica del staff, muy empleada en el Rococó.En el siglo XVIII el uso del yeso en construcción se generaliza en Europa. Lavoisier presenta el primer estudio científico del yeso en la Academia de Ciencias. Posteriormente Van t'Hoff y Le Chatelier aportaron estudios describiendo los procesos de deshidratación del yeso, sentando las bases científicas del conocimiento ininterrumpido posterior.

Elaboración del yeso:Estado natural:En estado natural el aljez, piedra de yeso o yeso crudo, contiene 79,07% de sulfato de calcio anhidro y 20,93% de agua y es considerado una roca sedimentaria, incolora o blanca en estado puro, sin embargo, generalmente presenta impurezas que le confieren variadas coloraciones, entre las que encontramos la arcilla, óxido de hierro, sílice, caliza, etc.En la naturaleza se encuentra la anhidrita o karstenita, sulfato cálcico, CaSO4, presentando una estructura compacta y sacaroidea, que absorbe rápidamente el agua, ocasionando un incremento en su volumen hasta de 30% o 50%, siendo el peso específico 2,9 y su dureza es de 2 en la escala de Mohs.

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También se puede encontrar en estado natural la basanita, sulfato cálcico semihidrato, CaSO4·½H2O, aunque raramente, por ser más inestable.

Proceso:El yeso natural, o sulfato cálcico bihidrato CaSO4·2H2O, está compuesto por sulfato de calcio con dos moléculas de agua de hidratación.Si se aumenta la temperatura hasta lograr el desprendimiento total de agua, fuertemente combinada, se obtienen durante el proceso diferentes yesos empleados en construcción, los que de acuerdo con las temperaturas crecientes de deshidratación pueden ser:

Temperatura ordinaria: piedra de yeso, o sulfato de calcio bihidrato: CaSO4· 2H2O.

107 °C: formación de sulfato de calcio hemihidrato: CaSO4·½H2O. 107 - 200 °C: desecación del hemihidrato, con fraguado más rápido que el

anterior: yeso comercial para estuco. 200 - 300 °C: yeso con ligero residuo de agua, de fraguado lentísimo y de gran

resistencia. 300 - 400 °C: yeso de fraguado aparentemente rápido, pero de muy baja

resistencia 500 - 700 °C: yeso Anhidro o extra cocido, de fraguado lentísimo o nulo: yeso

muerto. 750 - 800 °C: empieza a formarse el yeso hidráulico. 800 - 1000 °C: yeso hidráulico normal, o de pavimento. 1000 - 1400 °C: yeso hidráulico con mayor proporción de cal libre y fraguado

más rápido.

Usos:Es utilizado profusamente en construcción como pasta para guarnecidos, enlucidos y revoques; como pasta de agarre y de juntas. También es utilizado para obtener estucados y en la preparación de superficies de soporte para la pintura artística al fresco.Prefabricado, como paneles de yeso (Dry Wall o Sheet rock) para tabiques, y escayolados para techos.Se usa como aislante térmico, pues el yeso es mal conductor del calor y la electricidad.Para confeccionar moldes de dentaduras, en Odontología. Para usos quirúrgicos en forma de férula para inmovilizar un hueso y facilitar la regeneración ósea en una fractura.En los moldes utilizados para preparación y reproducción de esculturas.En la elaboración de tizas para escritura.En la fabricación de cemento.

Yeso natural pulverizado:Para mejorar las tierras agrícolas, pues su composición química, rica en azufre y calcio, hace del yeso un elemento de gran valor como fertilizante de los suelos, aunque en este caso se emplea el mineral pulverizado y sin fraguar para que sus componentes se puedan dispersar en el terreno.Asimismo, una de las aplicaciones más recientes del yeso es la "remediación ambiental" en suelos, esto es, la eliminación de elementos contaminantes de los mismos, especialmente metales pesados. Ayuda a sustitituir el sodio por calcio y permite que el sodio drene y no afecte a las plantas. Mejora la estructura del terreno y aporta calcio sin aumentar el pH, como haría la cal.[][][]

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De la misma forma, el polvo de yeso crudo se emplea en los procesos de producción del cemento Portland, donde actúa como elemento retardador del fraguado.Es utilizado para obtener ácido sulfúrico.También se usa como material fundente en la industria.

Tipos de yeso en construcción:Los yesos de construcción se pueden clasificar en:Yesos artesanales, tradicionales o multi-fases:

El yeso negro es el producto que contiene más impurezas, de grano grueso, color gris, y con el que se da una primera capa de enlucido.

El yeso blanco con pocas impurezas, de grano fino, color blanco, que se usa principalmente para el enlucido más exterior, de acabado.

El yeso rojo, muy apreciado en restauración, que presenta ese color rojizo debido a las impurezas de otros minerales.

Yesos industriales o de horno mecánico: Yeso de construcción (bifase)

o Gruesoo Fino

Escayola, que es un yeso de más calidad y grano más fino, con pureza mayor del 90%.

Yesos con aditivos: Yeso controlado de construcción

o Gruesoo Fino

Yesos finos especiales Yeso controlado aligerado Yeso de alta dureza superficial Yeso de proyección mecánica Yeso aligerado de proyección mecánica Yesos-cola y adhesivos.

Tipos de yeso establecidos en la Norma RY-85:Esta Norma española establece tipos de yeso, constitución, resistencia y usos.1. Yeso Grueso de Construcción, designado YG

Constituido fundamentalmente por sulfato de calcio semihidrato y anhidrita II artificial con la posible incorporación de aditivos reguladores del fraguado. Uso: para pasta de agarre en la ejecución de tabicados en revestimientos interiores y como conglomerante auxiliar en obra.

2. Yeso Fino de Construcción, designado YFConstituido fundamentalmente por sulfato de calcio semihidrato y anhidrita II artificial con la posible incorporación de aditivos reguladores del fraguado. Uso: para enlucidos, refilos o blanqueos sobre revestimientos interiores (guarnecidos o enfoscados)

3. Yeso de Prefabricados, designado YPConstituido fundamentalmente por sulfato de calcio semihidrato y anhidrita II artificial con mayor pureza y resistencia que los yesos de construcción YG e YF Uso: para la ejecución de elementos prefabricados para tabiques.

4. Escayola, designada E-30Constituida fundamentalmente por sulfato de calcio semihidrato con la posible incorporación de aditivos reguladores del fraguado con una resistencia mínima a flexotracción de 30 kp/cm²

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Uso: en la ejecución de elementos prefabricados para tabiques y techos.5. Escayola Especial, designada E-35

Constituida fundamentalmente por sulfato de calcio semihidrato con la posible incorporación de aditivos reguladores del fraguado con una resistencia mínima a flexotracción de 35 kp/cm².Uso: en trabajos de decoración, en la ejecución de elementos prefabricados para techos y en la puesta en obra de estos elementos.

Nota: La anhidrita II artificial es un sulfato de calcio totalmente deshidratado, obtenido por cocción, del aljez entre 300 °C y 700 °C aprox.

3. PUZOLANA:

Las puzolanas son materiales silíceos o alumino-silíceos a partir de los cuales se producía históricamente el cemento, desde la antigüedad Romana hasta la invención del cemento Portland en el siglo XIX. Hoy en día el cemento puzolánico se considera un ecomaterial.El término se aplica popularmente a las áreas de frenado para salidas de pista durante competiciones automovilísticas, principalmente de fórmula 1, pues originalmente eran de puzalana, si bien hoy día se emplean otros materiales como grava calibrada de distinto origen.

Origen e historia:Recibe su nombre de la población de Pozzuoli, en las faldas del Vesubio, donde ya en tiempos romanos era explotada para la fabricación de cemento puzolánico. Después el término fue extendiéndose a todos aquellos materiales que por sus propiedades similares a la Puzolana de origen natural pueden tener usos sustitutivos.La civilización romana fue la que descubrió todo el potencial que estos materiales podían ofrecer. De esta forma uno de los mejores exponentes que podemos encontrar es el Panteón de Roma. Construido en el año 123, fue durante 1.500 años la mayor cúpula construida, y con sus 43,3 metros de diámetro aún mantiene records, como el de ser la mayor construcción de hormigón no armado que existe en el mundo. Para su construcción se mezcló cal, puzolana y agua; añadiendo en las partes inferiores ladrillos rotos a modo de los actuales áridos, aligerando el peso en las capas superiores usando materiales más ligeros como piedra pómez y puzolana no triturada.

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Depósitos de Puzolana en el mundo:En Chile, específicamente en la región metropolitana, lo que es actualmente las comunas de Lampa y Pudahuel están situadas sobre un gran manto puzolánico que se extiende hasta la costa misma con interrupciones breves. Algunas empresas explotan este manto para obtener materia prima para diversos usos, en especial para la industria del abrasivo. El origen de este material en un comienzo se atribuyó a la presencia de los volcanes Tupungato y San José, pero dada la extensión y distribución del material se ha atribuido actualmente al extinto volcán Diamante ubicado en la frontera con Argentina a la misma latitud que Santiago.

Principales tipos de puzolanas:Puzolanas naturales:

Rocas volcánicas, en las que el constituyente amorfo es vidrio producido por enfriamiento brusco de la lava. Por ejemplo las cenizas volcánicas, la piedra pómez, las tobas, la escoria y obsidiana.

Rocas o suelos en las que el constituyente silíceo contiene ópalo, ya sea por la precipitación de la sílice de una solución o de los residuos de organismos de lo cual son ejemplos las tierras de diatomeas, o las arcillas calcinadas por vía natural a partir de calor o de un flujo de lava.

Puzolanas artificiales: Cenizas volantes: las cenizas que se producen en la combustión de carbón

mineral (lignito), fundamentalmente en las plantas térmicas de generación de electricidad.

Arcillas activadas o calcinadas artificialmente: por ejemplo residuos de la quema de ladrillos de arcilla y otros tipos de arcilla que hayan estado sometidas a temperaturas superiores a los 800 °C.

Escorias de fundición: principalmente de la fundición de aleaciones ferrosas en altos hornos. Estas escorias deben ser violentamente enfriadas para lograr que adquieran una estructura amorfa.

Cenizas de residuos agrícolas: la ceniza de cascarilla de arroz, ceniza del bagazo y la paja de la caña de azúcar. Cuando son quemados convenientemente, se obtiene un residuo mineral rico en sílice y alúmina, cuya estructura depende de la temperatura de combustión.

Mejora en las propiedades del cemento puzolánico:El cemento puzolánico se produce a partir de mezclar íntimamente y moler en un molino de bolas hasta fino polvo una mezcla de hidrato de cal y puzolana, con una proporción promedio de 70% de puzolana y 30% de cal. El material producido requiere tener una finura similar a la del cemento portland ordinario (250-300 m²/kg ensayo Blaine). El cemento puzolánico tipo CP40 ha sido desarrollado y producido por el CIDEM, centro de investigaciones de la Universidad Central de Las Villas, Cuba.Las ventajas que ofrece el cemento puzolánico sobre el resto se detallan a continuación:

Mayor durabilidad del cemento. Mejora en la resistencia frente al agua de mar. Mejor defensa ante los sulfatos y cloruros. Aumento en la resistencia a la compresión. Incremento de la impermeabilidad por la reducción de grietas en el fraguado. Disminución del calor de hidratación. Mejora en la resistencia a la abrasión.

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Aumento la resistencia del acero a la corrosión. Menor necesidad de agua.

Propiedades de la puzolana:Las propiedades de las puzolanas dependen de la composición química y la estructura interna. Se prefiere puzolanas con composición química tal que la presencia de los tres principales óxidos (SiO2, Al2O3, Fe2O3) sea mayor del 70%. Se trata que la puzolana tenga una estructura amorfa.En el caso de las puzolanas obtenidas como desechos de la agricultura (cenizas de la caña de azúcar y el arroz), la forma más viable de mejorar sus propiedades es realizar una quema controlada en incineradores rústicos, donde se controla la temperatura de combustión, y el tiempo de residencia del material.Si la temperatura de combustión está en el rango entre 400-760 °C, hay garantía de que la sílice se forma en fases amorfas, de mucha reactividad. Para temperaturas superiores comienzan a formarse fases cristalinas de sílice, poco reactivas a temperatura ambiente.

Otros usos de la puzolana: Filtro natural de líquidos por su elevada porosidad. Sustrato inerte y aireante para cultivos hidropónicos. Fabricación de Hormigones de baja densidad (como ya se ha señalado en el caso

del Panteón de Roma). Drenaje natural en campos de fútbol e instalaciones deportivas. Absorbente (en el caso del agua del 20 al 30 % del peso de árido seco) y

preparación de tierras volcánicas olorosas. Aislante Térmico (0,21 Kcal / Hm2 C) Arqueología. Protector de restos arqueológicos de baja densidad para

conservación de restos (por construcción sobre ellos o con carácter temporal). Jardinería. En numerosas rotondas, jardines. Sustituto eficaz del césped en zona

con carencia de agua de riego. Abrasivo. Usado como ingrediente en algunos detergentes abrasivos.

4. PROPIEDADES FÍSICO-MECÁNICAS (EXPERIMENTALES) DE ALGUNOS MORTEROS :

Mortero yeso-arena:ARENA YESO

Peso específico (g/cm3) 2.62 2.55Contenido de humedad (%) 3.04Grado de absorción 1.68Módulo de finura 2.62Volumen aparente (pie3) 3 1Peso seco de la muestra (kg) 1.956 0.393

Mortero cal-arena:ARENA CAL

Peso específico (g/cm3) 2.62 2.31Contenido de humedad (%) 3.04Grado de absorción 1.68

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Módulo de finura 2.62Volumen aparente (pie3) 3 1Peso seco muestra (kg) 2.212 0.27

Mortero cemento-arena:ARENA CEMENTO

Peso específico (g/cm3) 2.49 3.24Contenido de humedad (%) 2.48Grado de absorción 1.68Módulo de finura 2.56Volumen aparente (pie3) 5 1Peso seco muestra (kg) 2.103 0.41

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓNMortero Yeso-arena Cal-arena Cemento-arenakg/cm2 131 146 245*Se ha tomado en cuenta el esfuerzo de rotura.

Tipos y formas de comercialización:De los aglomerantes previamente vistos; el de mayor comercialización es el yeso, los cuáles se venden de acuerdo al tipo, en Cajamarca mayormente se comercializa yeso traído de la ciudad de Chiclayo. En el caso de la Cal, Cementos Pacasmayo elabora éste producto, la cual tiene el nombre de Cal Viva Prime. Y por último la comercialización de la puzolana, no se da de manera directa, ésta usualmente viene como aditivo de los cementos portland puzolánicos 1P y 1PM.

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