CAL

La cal u óxido de calcio, es el producto de la calcinación de rocas carboníferas, cálcico –magnésicas: caliza, caliza dolomitizada, dolomita con más del 6% de arcilla.

El constituyente principal de la caliza es el carbonato de calcio: CO3Ca.

La caliza se calcina a temperatura de 900 a 1200°C, hasta lograr el desprendimiento más completo posible de CO2.

En el horno tiene lugar la siguiente relación: CO3Ca+ calor = CO2 + CaO

El CaO es lo que se conoce por cal viva. Para apagarla se le añade agua: CaO + H2O = Ca(OH)2

Este hidróxido cálcico o cal apagada, se amasa con agua y se pone en obra. Entra en reacción con el CO2 del aire y se regenera la caliza de origen, adquiriendo dureza y resistencia. La reacción es:

Ca(OH)2 + CO2 = CO3Ca + H2O, esta cal se llama aérea porque para fraguar necesita el CO2 del aire. Por tanto no fragua bajo el agua.

Cuanto más alto sea el contenido de óxidos básicos (CaO + MgO) en la cal, tanto más plástica será la pasta de cal y más elevada su calidad, las partículas no hidratadas, es decir las poco calcinadas y recalentadas disminuyen la calidad de la cal. Aquellas partículas de la materia prima(caliza), empeoran su plasticidad y capacidad de admitir la arena. Estas partículas se hidratan con lentitud aumentando su volumen, lo que puede provocar el agrietamiento del enlucido o de los productos derivados de la cal.

CLASIFICACION DE LA CAL

POR LA ACCION DEL AGUA:

CAL VIVA: Es el óxido de calcio (CaO), obtenido por calcinación

CAL APAGADA: es el hidróxido de calcio obtenido al mezclar el CaO con el agua.

POR SU GROSURA:

CAL GRASA: se obtienen de una caliza que contienen hasta 5% de arcilla, esta cal al

apagarse forma una pasta ligosa y untuosa al tacto

CAL ARIDA: procede de calizas que aún teniendo menos del 5% de arcilla, contienen

además óxido de magnesio en una proporción superior al 10%.

POR SUS CARACTERISTICAS QUIMICAS:

CAL DOLOMITACA: se obtienen de calizas que tienen una proporción de óxido de magnesio superior al 25%.

CAL HIDRÁULICA: procede de la calcinación de calizas que tiene más del 5% de arcilla y que se obtienen un producto que además de poseer las características grasas, pueden consolidarse bajo el agua.

POR SU RENDIMIENTO INDUSTRIAL:

CEMENTO GRAPPIER: constituido por trozos de caliza sumamente calcinados, obtenidos después del apagado de la cal hidráulica, los cuales son molidos, constituyendo un material de cementación debido fundamentalmente al silicato de calcio que contienen en menor a mayor grado.

PROCESO DE FABRICACION DE LA CAL

Comprende en síntesis, la extracción de la piedra caliza del yacimiento o cantera que general mente se realiza a cielo abierto, la calcinación y el apagado. Para realizar la calcinación de la piedra caliza se puede realizar por los siguientes métodos:

POR HUAYRONAS O MONTÓN: en un terreno nivelado, se practica una excavación rectangular de 1.00 x 1.00 por otro de profundidad, este hueco que va a servir de hornillo se conecta al exterior fuera del montón por una zanja. Sobre la excavación y haciendo de ella centro, se forma la pila o montón, constituido por capas alternas de trozos de caliza y combustible, que puede ser carbón vegetal, leña o ramas, de esta manera se levanta así un tronco de cono de unos 4 a 5 mts. De diámetro en la base 3 a 4 mts. En la coronación y de unos 3 mts. de altura. Esta pila se cubre por una capa de arcilla mojada, arena y paja de unos 6 a 8 cm. de espesor.

Antes de construir la pila se agrega combustible en la zanja y en el hornillo; y después de construido el montón, se enciende el conjunto por medio del combustible arrojado en la zanja; el fuego se trasmite poco a poco a todo el conjunto.

La calcinación dura más o menos una semana, y se conoce que ha terminado por el aspecto de los gases que se desprendan, exentos de humo.

Una vez enfriado el monton y deshecho, es necesario separ a mano los trozos de cal de las cenizas.

POR HORNOS INTERMITENTES: se realiza en construcciones especiales, de ladrillo o adobe, que consta de tres partes: el hogar lugar donde se coloca el combustible, el cuerpo del horno-lugar donde se coloca los trozos de caliza y la boca, chimenea o tragante. Tienen 5.00 mts de altura aproximadamente, y generalmente son de sección circular.

Se forma una bóveda sobre el hogar con las piedras más gruesas y el resto del cuerpo se llena de caliza triturada. El combustible suele ser leña, carbón de piedra y a veces a guano. La calcinación dura de tres a cuatro días y se aprecia que ha terminado por el descenso que sufre el material en el cuerpo del horno.

POR HORNOS CONTINUOS: están constituidos por construcciones de albañilería, que semejan la disposición de dos conos invertidos, unidos por sus bases. Tienen en la parte inferior, además del hogar, una abertura con el objeto de extraer la piedra de cal a medida que es calcinada. Como estos hornos son más perfectos, casi siempre se encuentran revestidos interiormente con ladrillos refractarios.

COMPOSICION QUIMICA DE LA CAL AEREA

La cal aérea está constituida principalmente de óxido de calcio CaO, además puede contener, de acuerdo a las impurezas de la materia prima los siguientes compuestos: SiO2, Fe2O3, Al2O3, MgO, etc. A medida que la materia prima (caliza) contenga arcilla en su composición, los compuestos SiO2, Fe2O3, Al2O3, MgO, tendrán valores altos cuando el porcentaje de arcilla sea elevado.

CAL HIDRAULICA

Entendemos por cal hidráulica una mezcla calcinada y arcilla, en la que el contenido de arcilla fluctúa entre un 10 y un 20%. La mezcla puede ser artificial o natural. Cuando es natural se puede partir de un material sedimentario o metamórfico, que posea una composición de óxidos SiO2, Al2O3, equivalente a aquellas proporciones de arcilla y que se presenta en un estado microcristalino homogéneo.

La cal hidráulica, es la cal parcialmente hidratada o apagada en polvo que, además de solidificarse o fraguar en el aire, lo hace debajo del agua.

La Composición química de las cales hidráulicas, varía según su hidraulicidad, aproximadamente tienen la siguiente composición:

CaO= 59.5%, SiO2 = 19.5%, Al2O3= 4.4%, Fe2O3 = 1.3%, MgO= 1.5%, SO3 = 0.6%

PROPIEDADE FISICO – MECANICAS DE LAS CALES

DENSIDAD REAL: se determina en forma análoga que para los yesos, es decir utilizando alcohol en el picnómetro como líquido de ensayo, por cuanto las cales tienen una gran avidez por el agua y producen reacciones químicas muy rápidamente.

La densidad real de las cales aéreas varía entre 2.2 a 2.4 gr/cm3. Las cales hidráulicas presentan una variación de su densidad real, en la medida en que se incrementa su índice hidráulico y están dentro del orden de 2.5 a 2.9 gr/ cm3.

La densidad real de las cales, se expresa por el promedio de 3 o más ensayos obtenidos del laboratorio y se lo utiliza fundamentalmente en el diseño de morteros.

PESO VOLUMETRICO: se determina en forma similar que para los yesos, utilizando un recipiente de dimensiones estándar, de una capacidad de aproximadamente 3 dm3. El peso volumétrico de las cales aéreas está comprendido entre 500 y 600 Kgr/cm3. Las cales medianamente hidráulicas tienen un peso volumétrico que varía entre 500 y 800 Kgr/cm3 y las cales eminentemente hidráulicas su peso volumétrico fluctúa entre 800 y 900 Kgr/cm3.

FINURA: las cales hidráulicas normales y medianamente hidráulicas, presentan residuos máximos sobre el tamiz de 0.2 mm en el orden del 5 a 10% y sobre el tamiz de 0.08 mm. retienen el 20 a 25% del peso de la muestra de ensayo.

Las cales eminentemente hidráulicas presentan residuos sobre el tamiz de 0.2 mm menor que el 5% y sobre el tamiz de 0.2 mm. Menor que el 5% y sobre el tamiz de 0.08 mm. Su residuo es menor al 20% del peso de la muestra de ensayo.

EXPANSION:

Esta propiedad se comprueba con el instrumento denominado Agujas de Le Chatelier, el cual consiste en un pequeño cilindro de bronce con una hendidura a lo largo de la generatriz.

Dos indicadores con extremidades en punta se fijan al cilindro a ambos lados de la hendidura; de esta manera, se amplifica la abertura de la hendidura causada por la expansión de la cal y puede ser medida fácilmente. El cilindro se coloca sobre una capa de vidrio, se llena con una pasta de cal de consistencia estándar y se cubra con otra plancha de vidrio.

El montaje total se introduce en agua fría o caliente, según el ensayo durante las 24 horas,. Al final de este periodo se mide la distancia entre los indicadores. La separación de los extremos de las agujas debe ser inferior a 10 mm a los 7 días sis e ensaya en frío y a las 3 horas si se ensaya en caliente.

RENDIMIENTO

En lo que respecta al rendimiento, se considera que una buena cal aérea, para una consistencia determinada, debe dar pasta en la proporción de 2.4 Kg. de pasta por cada Kg. de cal.

RESISTENCIAS MECANICAS

Se determina con probetas iguales a las empleadas para ensayar yesos, es decir se emplean probetas prismáticas de 4x4x 16 cm. el mortero empleado tiene un proporcionamiento en volumen 1:3 de cal y arena normal, utilizando un curado en agua. La resistencia a compresión de las probetas utilizadas bajo las condiciones antes descritas son de 15, 40 y 80 kg/ cm2 cuando se utilizan cal medianamente normal y eminentemente hidráulicas, respectivamente a los 28 días.

CAL

Explotación de cantera:-Por cortes a cielo abierto -Galerías -Explosivos

Anhid. carbónic. Escapa con el humo

Calcinación ó quema

CaCO3 + calor = CaO + CO2 + MgO

Oxido de Ca Por disoc. del “Cal viva” carbonato de Sal blanco amorfa Mg

Carbonato de calcio “Caliza” ó “creta” 900 – 1,200 ºCCarbonato de Mg -HuayronasDolomita con < 6% -Hornos interm.arcilla -Hornos contínuos

APAGADO DE LA CAL Agua de cal

La cal aumenta de volumen

en 2 a 3.5 veces ↑ Disuelta en agua

CaO + H2O = Ca(OH)2 + Calor

Cal viva Vol. equiv. al 35% Hidrox. de Calcio 160ºC

del peso de cal (*) “Cal apagada” silbido” Sólido blanco, amorfo pulverulento

Práctica: Agregar 1 vol. de cal con 1 ½ a 2 vol. de agua

Métodos de apagado: - Espontáneo: Exponer la cal a la humedad del ambiente 3 meses. - Aspersión: humedecer la cal con pulverizador - En obra Obs: Apagar la cal 30 días antes de usarla en revoques

CLASES DE CAL

Cal de obra: Contiene impurezas, no blanca, barata. Fina: Blanca, sin impurezas. Tamizada: Excenta de granos gruesos. Hidráulica: Endurece en presencia de agua. Blanca fina: Para revestimientos decorativos.

FRAGUADO DE LA CAL APAGADA -Al aire -Tiempo aprox.largo

Cal + Arena + H2O = Mortero de cal → Endurece“Fragua”

Fenómenos simultáneos durante la fragua:

1. Secado del mortero: Los cristales del Ca (OH)2 aproximan. 2. La carbonatación de la cal: por acción del CO2 del aire.

Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O

EMPLEO DE LA CAL

Construcción :

. En la elaboración de morteros de cal

. Fabricación de ladrillos silíceos

Industria: En la minería como fúndente

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

Grado de finura: Lavar una pasta de cal a chorro de agua sobre una malla 20: no más del 15% de la masa debe quedar retenida sobre la malla.

Rendimiento: Por kg. de cal apagada ---→ : 2.4 Kg de pasta Resistencia: Se prescriben en forma de mortero

MERCADO

Se comercializa viva:

Cal de obra: ordinaria, costales de 80 Kg. Cal fina: blanca, grano fino, costales de 60 Kg.

CAL HIDRAULICA

Índice hidráulico de la cal: Relación de la sílice y alúmina, a la cal y magnesia, de que está formada.

SiO2 + Al2 O3 i = ---------------

CaO + MgO

Tipo de cal i % arcilla en la caliza

Grasa ó marga 0.10 5.0 Débilmente hidráulica 0.15 8.0 Medianamente hidráulica 0.30 14.0 Propiamente hidráulica 0.40 19.0 Eminentemente hidráulica 0.50 22.0 Cal límite o cemento lento 0.85 27.0 Cal rápida 1.20 40.0

Cal hidráulica: Además de las características de la cal grasa, que se endurece en el aire, posee la de fraguar o solidificarse bajo el agua, ó en un medio húmedo.

CALCINACIÓN:

Cal hidráulica (Silicatos y aluminatos de Calcio)

Caliza margosa + calor = óxido de cal, anhidrido silícico, alúmina Con 6-20% arcilla (900-1100ºC)

Evaporación del agua de cantera

A 700 ºC: Se descomponen los silicatos

que forman las arcillas. A 900 ºC: Se descompone el carbonato cálcico. A > 900 ºC: Reaccionan * formándose unos silicatos y aluminatos que en conjunto constituye la cal hidráulica.

USO: Construcción: hacer morteros, concretos de marcas bajas

OBSERVACIONES.

1. Almacenar la cal hidráulica en locales cerrados; durante el transporte, protegerla de la humectación. 2. De los residuos de la calcinación de las calizas que dan cales hidráulicas se obtiene cementos GRAPPIER, de propiedades también hidráulicas.