Arcilla Cocida 693i1x

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ARCILLA COCIDA Es una técnica producida por la cocción de la arcilla natural que es utilizada para la producción de materiales solidos como ladrillos, baldosas, tejas, etc. Estos materiales tienen cierto impacto ambiental por la energía consumida en la cocción, que aunque no es muy alta, supone en conjunto valores significativos. Son materiales inocuos y reciclables, previa trituración. Se utilizan como áridos en rellenos, pavimentos y hormigones pobres. Como elemento diferenciado está la arcilla expandida. Mediante un proceso de fabricación determinado se consiguen unas pequeñas bolas de arcilla cocida muy ligeras, que son utilizadas como árido en rellenos y hormigones (puede llegar a una reducción del peso en un 70%). Sus propiedades resistentes y aislantes hacen de este producto un material muy utilizado, tanto en rehabilitaciones como en obra nueva. Es un material químicamente neutro, que no desprende gases ni malos olor. La técnica de la arcilla cocida en la producción de ladrillos y tejas para construcción tiene más de 4,000 años. Se basa en el principio que los suelos arcillosos (que contienen de 20 a 50% de arcilla) experimentan reacciones irreversibles, cuando son quemados a 850-1000°C, con lo cual las partículas se unen unas a otras como un material cerámico vidrioso. Para este proceso hay una gran variedad de suelos adecuados, siendo la propiedad esencial la plasticidad para facilitar el moldeado. Aunque esto depende del contenido de arcilla, las proporciones excesivas de arcilla pueden causar fuertes contracciones y agrietamientos, lo que es inadecuado en la fabricación de ladrillos. La calidad de los productos de arcilla cocida varía no sólo de acuerdo al tipo y cantidad de los otros componentes del suelo sino también con el tipo del mineral de la arcilla. Para producir tejas y ladrillos de buena calidad se necesitan realizar cuidadosos ensayos del suelo. La producción de ladrillos cocidos ha alcanzado un alto nivel de mecanización y automatización en muchos países, pero los métodos tradicionales de producción en pequeña escala aún están bien extendidos en la mayoría de países en desarrollo. Así, hay una gran variedad de métodos mecanizados y no mecanizados para la extracción, preparación, moldeado, secado y cocido de la arcilla, que solo podrá tratarse brevemente en este manual.

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Extracción de Arcilla • Los depósitos de arcilla se encuentran al pie de colinas o en tierra agrícolas cercanas a ríos (lo cual naturalmente generan intereses conflictivos entre el empleo de la tierra para fabricación de ladrillos y para la agricultura). • Los criterios para seleccionar una localización adecuada son la calidad de la arcilla, disponibilidad a nivel superficial y la cercanía de una carretera transitable para el transporte. • La excavación manual en plantas de producción de pequeña y mediana escala generalmente se realiza a una profundidad menor de 2 m. (Después de excavar grandes áreas, estas pueden volver a emplearse para la agricultura.). • Para plantas de fabricación de ladrillos en gran escala se necesitan métodos mecánicos que emplean dragalinas y excavadoras de cucharas de diferentes tipos. Estos métodos requieren proporcionalmente menos área de excavación, pero hacen cortes profundos en el paisaje. Preparación de la Arcilla • Esto incluye la selección, trituración, cernido y proporcionamiento, antes que el material sea mezclado, humedecido y atemperado. • La selección se realiza recogiendo las raíces, piedras, pedazos de caliza, etc., o en algunos casos lavando el suelo. • La trituración es necesaria pues la arcilla seca usualmente forma terrones duros En laboratorios es común machacarla manualmente. • El cernido es necesario para retirar todas las partículas más grandes de 5 mm para ladrillos, o de 0.6 mm para tejas de techo. • El proporcionamiento es requerido si la distribución granulométrica o el contenido de arcilla es insatisfactorio. En algunos casos se añade a la arcilla cascara de arroz que sirve como combustible, para obtener ladrillos más livianos y más uniformemente cocidos. • Es necesario un mezclado completo y una correcta cantidad de agua. Ya que el mezclado manual (tradicionalmente pisoteando con pies descalzos) es laborioso y a menudo insatisfactorio, se prefieren mezcladores accionados con motor. El esfuerzo para el mezclado puede reducirse enormemente permitiendo que el agua se filtre a través de la estructura de arcilla por algunos días o incluso meses. Facultad de Ingeniería Civil

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Este proceso, conocido como “atemperamiento”, permite que se realicen cambios químicos y físicos, mejorando las características para su moldeado. La arcilla debe mantenerse cubierta para evitar un secado prematuro.

FUSIBILIDAD DE LA ARCILLA Es el punto o grado de cocción de la arcilla. Según esta característica podríamos hablar de dos tipos de arcilla:

o Arcillas refractarias: Arcillas y caolines cuyo punto de fusión está comprendido entre 1.600 y 1.750ºC. Por lo general son blancas, grises y poco coloreadas después de su cocción.

o Arcillas fusibles o arcillas de alfarería: Arcilla cuyo punto de fusión se alcanza por encima de los 1.100ºC. Son de color castaño, ocre, amarillo o marfil tras su cocción y se suelen encontrar cerca de la superficie del suelo. Suelen contener ilita acompañado de una proporción de caliza, óxido de hierro y otras impurezas.

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ARCILLAS MAGRAS Y GRASAS Estos materiales contienen cierto grado de impurezas, lo que afecta sus propiedades plásticas, es decir, que a mayor contenido de impurezas se obtiene una pasta menos plástica (arcilla magra) al amasarla con agua.

ARCILLAS MAGRAS Son arcillas muy puras y duras lo que les hace difíciles de trabajar y dar forma. Se las conoce como Caolín, material de color blanco y al que se le ve como una sola masa y sirve para trabajos eminentemente de cerámica. Absorben poca agua y poseen una baja plasticidad. Al secarse no experimentan mucha contracción. Va acompañada de abundante arena.

ARCILLAS GRASAS Son arcillas demasiado plásticas, incluso para pequeñas humedades. Presentan en su constitución una gran concentración de minerales arcillosos y una baja concentración en arenas silíceas. Además Facultad de Ingeniería Civil

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contienen gran cantidad de componentes en estado coloidal, pueden absorber mucha agua, al secarse sufren de contracciones demasiado considerables. Este tipo de arcillas se moldean con facilidad, pero su gran adherencia impide el desmoldeo correcto del producto elaborado. Son arcillas impuras de colores entre café, grises, rojizos o amarillentos, se encuentran formando capas y se las conoce como ceraturo o tierra arcillosa

Para la fabricación de cerámica se emplean dos tipos de arcillas: magras y grasas. Las magras se caracterizan por ser ásperas, más arenosas, difíciles de modelar, dan piezas más porosas, tiene poca retracción, no se pega al molde, se corrigen mezclando con arcilla más pura o fundentes, y se usan preferentemente para ladrillos huecos que han de ir revestidos. Las grasas decir que son suaves, más arcillosas, adherentes y lentas de secar que las magras. Son fáciles de modelar, dan piezas más resistentes, pero también poseen mayor retracción y riesgo de rotura. Se corrigen con arena y chamota, y se utilizan para ladrillos vistos, bovedillas y otras piezas especiales.

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LADRILLOS ARTESANALES Ladrillo fabricado con procedimientos predominantemente manuales. El amasado o moldeado es hecho a mano. El ladrillo producido artesanalmente se caracteriza por variaciones de unidad a unidad.

LADRILLOS SEMI-INDUSTRIALES Es el ladrillo fabricado con procedimientos manuales, donde el proceso de moldeado se realiza con maquinaria elemental que en ciertos casos extruye, a baja presión, la pasta de arcilla. El ladrillo semi-industrial se caracteriza por presentar una superficie lisa.

LADRILLOS INDUSTRIALES Es el ladrillo fabricado con maquinaria que amasa, moldea y prensa o extruye la pasta de arcilla. El ladrillo producido industrialmente se caracteriza por su uniformidad.

Las formas de producción artesanal y semi-industrial, tienen los mismos pasos o secuencias, únicamente variando en los instrumentos, métodos y herramientas utilizadas para la producción. La principal variación se da en el proceso de moldeado, como ya se explicó en la definición, para el ladrillo semi-industrial se utiliza maquinaria que extruye la pasta de arcilla, por lo que se obtienen unidades de superficie lisa. El proceso industrial se diferencia de los dos primeros procesos de fabricación no solo en la utilización de maquinaria para el proceso de moldeado sino en el empleo de hornos más sofisticados para la fase de cocción. En estos hornos se lleva un control de temperatura, logrando una mayor eficiencia en la producción de unidades de arcilla con una mejor calidad final.

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PIEDRA POMEZ Piedra de color grisáceo, muy porosa y áspera, que se forma a partir de la espuma de ciertas lavas; se emplea para pulir y limpiar. La piedra pómez es un excelente abrasivo empleado para eliminar durezas o manchas en la piel; algunas islas del archipiélago canario destacan por la abundancia de piedra pómez. La pumita también llamada piedra pómez es una roca ígnea volcánica vítrea, con baja densidad y muy porosa, de color blanco o gris. Cuando se refiere a la piedra pómez en lo que respecta a sus posibles aplicaciones industriales, también puede ser conocida como puzolana. En su formación, la lava proyectada al aire sufre una gran descompresión. Como consecuencia de la misma se produce una desgasificación quedando espacios vacíos separados por delgadas paredes de vidrio volcánico. Es una roca efusiva joven, de terciaria a reciente, que contiene feldespato potásico cuarzo y plagioclasas; pasta de grano fino a vítreo en las que cristales de biotita forman fenocristales. Las lluvias de piedra pómez son comunes en las erupciones de tipo vesubiano, donde llegan a sepultar grandes extensiones de terreno e incluso pueden romper tejados al acumularse en gran número sobre ellos

Usos en la construcción Triturada se puede utilizar para la fabricación de morteros u hormigones de áridos ligeros, destinados a mejorar las condiciones térmicas y acústicas. Debido a su alta dureza se utiliza

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frecuentemente como abrasivo en los tratamientos superficiales de las rocas; apomazado.

MATERIAL PUZOLANICO Las puzolanas son materiales silíceos o aluminio-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 puzolana, si bien hoy día se emplean otros materiales como grava calibrada de distinto origen.

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, 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.

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Ladrillos de bloque sólido combustible siendo incinerados para producir ceniza con características puzolánicas. 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 kg/m^2 ensayo Blaine) 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 tracción. Incremento de la impermeabilidad por la reducción de grietas en el fraguado. Disminución del calor de hidratación. Mejora en la resistencia a la abrasión. 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

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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.

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CAL GRASA Es la más blanca, fabricadas con piedra Caliza de gran pureza y que contenga menos de 5% de Arcilla, que en presencia de Agua reaccionan con fuerte desprendimiento de calor. Son las más blancas, fabricadas con piedras calizas de gran pureza, que en presencia de agua reaccionan con fuerte desprendimiento de calor.

CALES MAGRAS Son las que proceden de la Caliza que aunque contengan menos del 5% de Arcilla, contienen más del 10% de Magnesia. Estas cales al añadirles Agua para hacer la cal apagada se deslíen y disuelven, por lo que no se usan en la Construcción. Son más amarillentas, más impuras porque poseen sustancias como arcilla, óxido de magnesio, etc., que en presencia de agua reaccionan con poco desprendimiento de calor.

CALES HIDRAULICAS Proceden de la calcinación de la Caliza que contienen más del 10% de Arcilla y tiene la propiedad de poder fraguar en sitios húmedos y aún debajo del Agua.

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EL USO DE LA CAL EN LA CONSTRUCCIÓN “Cal” es un término que normalmente podríamos escuchar en temas de construcción pues se usa como material para algunas obras y aplicaciones. Sin embargo el uso de esta es la “caliza pulverizada”, una piedra formada de carbonato de calcio o carbonato de calcio y magnesio que posee propiedades completamente distintas a la Cal, es un oxido o hidróxido de calcio o magnesio manufacturado en hornos a temperaturas aproximadas a los 1,000°C, el producto resultante: la “cal viva”, es usada para el Mortero, transformándolo en una especie de masilla mezclándolo con agua convirtiéndola en “cal hidratada”. Las prácticas de mampostería actuales exigen que la Cal usada (“caliza pulverizada”) debe cumplir con una buena retención de agua (según la norma ASTM C 207) esto es vital para evitar futuras infiltraciones en las paredes o estructuras de la mampostería, así como hacer que la mezcla cuente con la debida viscosidad, permitiendo el fácil manejo y trabajabilidad para que los albañiles puedan hacer uso eficaz con la cuchara, adhiriéndolo sobre las superficies y teniendo más eficacia en su trabajo. Es por esto que la “Cal hidratada” es una de las mejores opciones para las construcciones ya que mejora la plasticidad del mortero, la retención del agua, la capacidad de contenido de arena, la adherencia y la flexibilidad, ayudando además a evitar la eflorescencia curando automáticamente las fisuras pequeñas. “Grupo Calidra” produce estabilización de suelos.

Cal

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Para las mezclas asfálticas reduce la sensibilidad a la humedad, incrementa el endurecimiento inicial y evita la oxidación prematura, el resultado son pavimentos más durables. Facultad de Ingeniería Civil

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En la estabilización de suelos, modifica las propiedades del suelo de manera permanente reduciendo el índice de plasticidad, incrementando VRS y la resistencia a la compresión. Todo esto a bajos costos sin dejar atrás la calidad.

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