Propiedades y Aplicaciones de Materiales Pétreos, Cerámicos y Aglomerantes

Materiales Cerámicos

• Se aplica comúnmente a objetos de uso doméstico fabricados con diversos tipos de arcillas.
• Poseen gran resistencia a la compresión.
• Son débiles frente a los esfuerzos de tracción.

Rocas Ígneas

• Compuestas principalmente por silicatos y otros compuestos.
• Se forman por el enfriamiento del magma proveniente del interior de la Tierra.

Rocas Ígneas con Estructura Cristalina

Las más conocidas incluyen:

• Granito

  • Compuesto por cuarzo, feldespato y mica.
  • Utilizado como grava machacada en la fabricación.

• Gabro y Diorita

  • Utilizadas para el tendido del firme de las carreteras.

Rocas Ígneas de Estructura Vítrea

• Basalto

• Pirita y Piedra Pómez

  • Se utilizan para la preparación de conglomerados ligeros.

Rocas Sedimentarias

• Constituidas por la acumulación y cementación de sedimentos.
• Se clasifican en:
  • Rocas silíceas
  • Rocas calizas
  • Rocas arcillosas

Rocas Metamórficas

• Se producen por transformaciones de la estructura cristalina de otras rocas debido a grandes presiones y temperaturas.
• Ejemplos:

  • Pizarra

    • Se emplea en la fabricación de techumbres.

  • Mármol

Arcillas y Derivados

• Utilizadas en la fabricación de piezas industriales.
• Químicamente inertes.
• El proceso de fabricación generalmente sigue estas fases:
  1. Preparación de los materiales
  2. Moldeado
  3. Secado
  4. Cocción
  5. Almacenaje

Productos Comerciales Cerámicos

Ladrillos y Tejas

• La producción de ladrillos huecos y de paredes delgadas facilita los procesos de construcción, reduce la cantidad de material y mejora el aislamiento térmico.

Azulejos y Pavimentos Cerámicos

• Se fabrican a partir de una mezcla de arcillas especiales.
• Primero se obtiene la galleta o soporte cerámico.
• Posteriormente, se somete a un proceso de cocción y, habitualmente, esmaltado.

Porcelana y Loza

• Son una mezcla finamente pulverizada de caolín, arcillas blancas, sílice y feldespato.
• En la porcelana, la masa del objeto queda vitrificada. Sus aplicaciones incluyen aislantes eléctricos y toberas de quemadores.
• En la loza, el vidriado solo afecta a la capa externa. Se aplica en la fabricación de pilas de cocina y aparatos sanitarios.

Materiales Refractarios

• Compuestos principalmente por arcillas refractarias.
• Presentan gran estabilidad a altas temperaturas.
• Los ladrillos refractarios comunes soportan temperaturas entre 1400 y 1600 °C.
• Se emplean en el revestimiento interno de hornos altos y convertidores.
• Para temperaturas superiores a 1600 °C, es necesario emplear materiales refractarios especiales, como los basados en arcillas silíceas.

Cementos

Cemento Portland

• Se obtiene mediante la cocción (hasta clinkerización) de una mezcla de piedra caliza y arcilla, en una proporción aproximada de 3:1 (caliza:arcilla), finamente molidas y homogeneizadas.
• El proceso de obtención se divide en las siguientes etapas:

Operaciones Previas

• Secado previo: Pueden emplearse los gases procedentes del horno de cocción.
• Molienda: Se muelen las materias primas hasta obtener un tamaño de partícula adecuado (el texto original mencionaba fragmentos no superiores a 10 cm, lo cual se refiere a una molienda gruesa inicial, seguida de una molienda fina).
• Dosificación: Ajuste preciso de las proporciones de la mezcla cruda.

Fabricación del Clínquer

• Se lleva a cabo en hornos rotativos.
• En el horno se producen los siguientes fenómenos físico-químicos secuencialmente:
  • Secado (hasta ~150 °C).
  • Deshidratación de la arcilla (~500 °C).
  • Descarbonatación de la caliza (~900-1100 °C).
  • Clinkerización (formación del clínquer mediante reacciones en estado sólido y parcialmente fundido, ~1250-1475 °C).

Molienda y Acabado del Cemento

• El clínquer enfriado se muele finamente junto con una pequeña cantidad de yeso (sulfato de calcio) para regular el tiempo de fraguado del cemento.

Tipos y Usos del Cemento

Existen diversos tipos de cemento, adaptados a diferentes usos:

• Cemento Portland y sus variantes (CEM I, CEM II, etc.)
• Cemento natural (histórico, menos común hoy)
• Cemento siderúrgico (con escoria de alto horno)
• Cemento puzolánico (con puzolanas naturales o artificiales)
• Cemento compuesto (mezclas diversas)
• Cemento aluminoso (alta resistencia inicial, usos especiales)

Derivados del Cemento

Hormigón

• Es una mezcla de cemento, agua, arena (árido fino) y grava (árido grueso).
• La cantidad de cemento por metro cúbico de hormigón (dosificación) influye directamente en su impermeabilidad y resistencia mecánica, pero también aumenta la contracción durante el fraguado y el coste.
• Las arenas y gravas, denominadas áridos, se distinguen por su tamaño (granulometría) e influyen significativamente en las propiedades del hormigón, incluida su trabajabilidad y resistencia.
• El agua de amasado no necesita ser potable, pero deben evitarse aguas con impurezas perjudiciales (ej., sulfatos, cloruros, materia orgánica, aguas muy carbonatadas) que puedan afectar negativamente al fraguado o la durabilidad.