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PRODUCTOS PARA LA CONSTRUCCIÓN
NATURCAL, S.L.
LERSUNDI, 9 – 2º DPTO. 1
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Clasificación de las cales. Explicación y diferenciación de cada una de ellas.
Normalmente los materiales conglomerantes se suelen clasificar en dos grandes
grupos:
-
-
Aéreos: Necesitan de un medio aéreo para fraguar, este medio aéreo
deberá de tener una humedad relativa dentro de unos parámetros, para
que se de el fraguado.
Hidráulicos: capaces de fraguar con una humedad relativa alta o incluso
debajo del agua.
La mayoría de los conglomerantes pertenecen a los dos grupos en mayor o
menor medida, ya que siempre necesitamos de ambas fases para que nuestros materiales
conglomerantes sean óptimos para nuestro fin.
1. Cal aérea
Las cales aéreas son conglomerantes, compuestas en casi su totalidad de
hidróxido de calcio, que con un cierto grado de humedad y entrando en contacto con el
aire, se llegan a combinar con el CO2 de este para formar carbonato cálcico.
Este tipo de conglomerantes tienen un gran problema, que es su velocidad de
carbonatación en el interior de un mortero, también las condiciones ambientales para
que esta carbonatación se de son un problema.
CO2 + H2O === H2CO3
2H+ + Ca (OH)2 + CO3 ---------> CaCO3 + 2H2O
El proceso de carbonatación se da lentamente por la adicción de CO2 al penetrar
desde el exterior en disolución en agua, esto se comprueba midiendo el pH de los
componentes, por lo que necesitamos cierto grado de humedad para que esta disolución
se de y esta reacción tenga lugar. Esta demostrado que :
Si la humedad relativa alcanza valores por encima del 85% o llega a ser inferior
del 40 % se produce una fuerte disminución en la velocidad de dicha reacción.
En el primer caso la etapa controlante desde el punto de vista cinético, es decir la
mas lenta, es la difusión del C02 que se disuelve en el agua mas superficial, hacia el
interior del material, cuya red porosa está casi saturada de agua.
En el segundo caso cuando la humedad relativa es de un 40% o menor ocurre
que el CO2 se difunde con facilidad hacia el interior del material, pero la disolución de
hidróxido de calcio, está dificultada por la escasa cantidad de agua, luego en este caso
esta es la etapa controlante.
Por lo tanto la velocidad de carbonatación será máxima cuando la humedad
relativa este entre el 50% y el 70%.
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Según estudios realizados por Lewin por DRX (difracción de rayos X) en
combinación con MEB (Micróscopia de barrido electrónica) muestran que la portlandita
de un mortero de cal aérea se convierte en calcita tras varias semanas de de exposición
al CO2 de la atmósfera y con una humedad relativa alta. Con esto desechamos la idea
de que la cal aérea necesita un ambiente seco para carbonatar.
Tipos de cal aérea:
1)
Cal aérea grasa: está incluida dentro de las cales cálcicas dentro de la
norma UNE-EN 459.1, es una cal con alto contenido en calcio. Su
composición contiene un alto porcentaje de CH ( ) y con una cantidad
menor o igual al 5% de MgO. También se denomina cal en pasta.
2)
Cal magra: es una cal cálcica con un contenido en MgO superior al
5%, en este tipo de cales se observa una pequeña proporción de sílice,
que da lugar una leve hidraulicidad. Es para algunos autores la cal que
se utilizaba para las construcciones de antaño, según algunos estudios
la mayoría de las construcciones en Gran bretaña se hicieron con este
tipo de cal.
3)
Cales Dolomíticas: Su característica principal es su alto contenido de
Magnesio, los efectos negativos de hidróxido de magnesio en la cal en
forma de brucita, dando lugar al mecanismo descrito por Deng y Tang
(1992): “la presión de cristalización de la calcita y la brucita es la que
provoca la expansión y consecuente fisuración”
Adiciones en cales aéreas.
La adición en morteros de cal aérea es conocida desde hace mucho tiempo de
hecho, se utilizaba la cal ya en tiempos de los egipcios. En la época del imperio
Bizantino estaba muy extendido el uso de adiciones de ladrillo triturado que daba lugar
a un tipo de mortero de color rojizo, conocido como “Kourasani”, el cual fue usado en
infinidad de fábricas, este tipo de mortero tiene un característica muy peculiar, que es el
gran tamaño de sus áridos, que son tipo grava, esto se hacia para mejorar sus
propiedades mecánicas (Estudio de las murallas de Constantinopla que datan de los
siglos V a VIII). También se uso en edificios del imperio Otomano en el siglo XV.
Podríamos considerar que este tipo de morteros son más hormigones de cal que
morteros.
“Este tipo de adiciones se vienen haciendo porque la cal área por si sola no
tiene resistencia suficiente para poder ser usada en construcción.”
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2. Cales hidráulicas Naturales.
La cales hidráulicas naturales (NHL) son conglomerantes capaces de fraguar en
medio saturado de humedad o incluso bajo del agua, esto se debe a que en su
composición tenemos silicatos cálcicos y aluminatos cálcicos, estos en una pequeña
proporción, pero al mismo conservan una fase aérea mas o menos abundante que
fraguará por carbonatación.
Este doble comportamiento es el que aporta a este tipo de cales sus excelentes
cualidades, la primera es un comportamiento hidráulico, este tipo de comportamiento da
lugar a que este tipo de cales no se ven afectadas por las condiciones climáticas y que
endurecerá mas rápidamente (estabilizando las fabricas) y que alcanzará mayor
resistencia tanto a los agentes de deterioro como a los esfuerzo mecánicos, esto da la
posibilidad de su uso en ambientes agresivos como los marítimos1, lluviosos y fríos.
Pero también hay una parte aérea que fraguara mas lentamente permitiendo los
movimientos del mortero para su adaptación a los esfuerzos internos y externos como
retracciones, cristalización, etc…) este tipo de cales forman una estructura macroporosa
que facilita los intercambios de humedad y que en definitiva nos aportara una mayor
plasticidad al mortero.
Todo ello le lleva a John Ashurt a afirmar: “que la gran ventaja del uso de este
tipo de cales está en que tienen muchas de las ventajas y pocos de los inconvenientes
tanto de las cales aéreas como del cemento”
Estudios realizados sobre este tipo de cales revelan que el principal productor de
C-H-S, en la cal hidráulica natural, es el C2S (belita) por reacción directa entre el sílice
y el carbonato de sílice a temperaturas entre 800-1000º C y la clave está en la ausencia
de C3S componente principal del cemento Pórtland, debido a las bajas temperaturas
asociadas con su calcinación.
La temperatura de cocción es la clave ya que una cal hidráulica natural se
consigue a temperaturas no mayores de 1250º C , ya que por encima de esta daría lugar
a una sinterización.
Según la mayoría de los autores la utilización de NHL en morteros de
restauración es adecuada primero por la compatibilidad y la segunda porque la NHL
viniendo de un yacimiento natural y no está sujeta a cambios de producción por motivos
económicos.
La principal diferencia entre la cal hidráulica natural y el cemento es la relación
entre C2S/C3S. Como en la NHL se hace la cocción a temperaturas inferiores a la
temperatura de sinterización el C2S constituye la fase principal y el C3S se produce en
pequeñas cantidades o casi nulas, también la presencia de gehlenita (Ca2Al2SiO7) es un
indicador de que la cocción se produce a bajas temperaturas por lo que esta fase es
característica de las NHL y no de los cementos. Al tiempo que no es necesario añadir
ningún clinker porque en las NHL no se produce sinterización alguna.
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Es decir el trabajar con cales NHL nos da la seguridad de que ningún tipo de
adición es necesaria para trabajar con morteros de cales hidráulicas naturales, ya que
por si solas consiguen la resistencia necesaria para poder aplicarse en construcción.
(1) Véase artículo en www.naturcal.com : Resistencia al agua de mar de la cales hidráulicas naturales
Para trabajar con cales hidráulicas naturales tenemos que tener en cuenta las siguientes
premisas:
-
-
Utilizar arena lavada de 4 a 1mm.
Mezclar muy bien y aplicar.
Una vez se ha aplicado el revestimiento darle su acabado.
En revestimientos las capas sucesivas pueden aplicarse cuando la
inferior ha fraguado lo suficiente para resistir la presión de un dedo.
Con temperaturas superiores a 12ºC será al de 7 días y a una
temperatura menor tardará mas en fraguar, a menos de 8ºC, el proceso
de fraguado se detiene.
Se debe de humedecer siempre el muro antes de empezar, así como las
sucesivas capas base.
Los morteros de cal hidráulica natural necesitan menos agua para el
amasado que el cemento.
La norma europea EN / BS 459.1 no permite cualquier adición a la Cal
Hidráulica Natural pura (NHL). Si elementos puzolánicos o cemento se añaden en una
cantidad de hasta el 20%, el sufijo "Z" tiene que ser añadidos o impreso en la bolsa
(NHL - Z). Si por otra parte es más de un 20% la adición de varios productos, como
cemento, cal aérea, cargas, etc… y son mezclados para producir un ligante, el producto
se llama HL.
Otra diferencia muy importante entre el cemento y NHL es que el cemento no
vuelve a absorber el CO2 emitido durante la producción. La mezcla de cemento / CL
tienen menos valor de CO2 reabsorbido que valor de las cales hidráulicas naturales
NHL.
CO2 Medido en kilogramos por Tonelada
Producto
CO2 emisión total
(De combustible+ decarbonatacion)
CO2 re-absorbido
durante la Carbonatación
Total CO2
no re-absorbido
Cemento
819
NIL
819
Cal Aérea (CL)
872
535
337
St. Astier
NHL 5
635
350
415
St. Astier
NHL 3.5
606
270
336
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Cales Hidráulicas (HL)
Este tipo de cales son confundidas a menudo con las cales hidráulicas naturales
y no tiene nada que ver, las cales hidráulicas suelen ser cales aéreas apagadas con
puzolanas o mezcla de cales aéreas con cemento. Uno de los problemas es la
diversidad de productos que se utilizan para conseguir la hidraulicidad y no se saben los
efectos a largo plazo. Este tipo de cales generalmente se mezclan con cemento blanco
dando lugar a un aglomerante blanco y que no respeta el color de la arena, la cal
hidráulica natural NHL respeta totalmente el color de las arenas.
3. Cemento Pórtland
El cemento Pórtland ordinario (CPO) se obtiene mezclando fragmentos de rocas
calizas y arcillas, cociéndolos por encima de la temperatura de clinkeración (12501450ºC) y moliendo el clinker resultante con la adición de menos de 3.5-4.5% de yeso,
como regulador del fraguado.
Los principales compuestos reactivos del cemento son:
Silicato tricálcico C3S, se denomina alita, y es la fase más abundante en el
cemento, da lugar a una hidratación rápida, resistencias altas en el inicio del fraguado
y es la responsable de las resistencias del cemento.
Aluminato tricálcico C3A, de hidratación muy rápida, da un calor de
hidratación alto, da lugar a resistencias tempranas pero produce retracciones.
Silicato bicálcico C2S, se denomina belita, de hidratación lenta, de resistencias
iniciales bajas y finales buenas.
Ferroaluminato tetracálcico C4AF, ferrita, apenas contribuye al desarrollo de
las resistencias, tiene un color pardo oscuro, que junto a la magnesita da lugar al color
grisáceo-verde característico del cemento.
Dentro del Clinker tenemos también nos encontramos CaO y MgO libres, el uso
de este ultimo está limitado a un 5%.
La gran mayoría de los técnicos consideran el cemento inadecuado para el uso
en restauración, independiente de su dosificación o utilización.
Existe una clara diferencia entre el cemento blanco y el gris, el cemento blanco
se obtiene de materias similares a las del CPO, pero con contenidos de óxido de hierro
muy bajos y en óxido de magnesio, para lo que se utiliza caolín. Como arcilla
mezclado con rocas calizas libres de impurezas. Los combustibles utilizados suelen
ser derivados del petróleo o de gas, para evitar contaminación con el carbón. Se
necesitan mayores temperaturas hasta de 1650º C por lo que a veces se añade criolita.
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También se evita la contaminación con los gases de los recuperadores en los
hornos, donde se producen las mayores ganancias de elementos alcalinos y se
congelan mediante una inmersión momentánea en agua para evitar la oxidación y por
tanto el coloreamiento de las posibles impurezas manteniéndolo sumergido en agua
durante un periodo para su enfriamiento pero insuficiente para su hidratación, por esta
razón es mas caro el cemento blanco.
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