La Cal en Construcción: Composición, Producción y Fraguado

La Cal

Según Composición

• Puras: 56% CaO, 44% CO₂.
• Con Impurezas (Margas):
  • Caliza margosa (hasta 15% marga)
  • Marga (hasta 30% marga)
  • Marga arcillosa (hasta 75% arcilla)

Según Fraguado

• Aéreas: Calizas con alto grado de pureza que endurecen al aire y en ambientes secos.
  • Cal grasa Tipo 1 (hasta 5% de MgO)
  • Cal magra Tipo 2
• Hidráulicas: Calizas con cierto grado de impurezas que endurecen tanto al aire como bajo el agua.
  • Bajo contenido en MgO (hasta 5%)
  • Alto contenido en MgO

Productos según Porcentaje de Arcilla

• Cal Aérea (< 5% arcilla)
• Cal Hidráulica (5-26% arcilla)
• Cemento/Clinker (aprox. 40% arcilla)

Calcinación

La calcinación es la transformación de los compuestos químicos de la piedra o roca caliza (carbonatos y arcillas) en productos pulverulentos que posteriormente endurecerán al ser amasados con agua. Es una serie de reacciones químicas que dan lugar a la cal viva (CaO) o magnesia (MgO), según el caso. Posteriormente, este producto se hidratará controladamente mediante el apagado para obtener la cal comercial.

Clasificación de Cales

• Cales Aéreas: Se clasifican en relación a su contenido de CaO y MgO.
• Cales Hidráulicas: Se clasifican en relación a su resistencia.

Reacciones de Calcinación

• Cal Aérea (principalmente): CaCO₃ --(900-1000ºC)--> CaO + CO₂
• Cal Hidráulica: CaCO₃ + Arcilla --(700-1100ºC)--> CaO + SiO₂ + Fe₂O₃ + Al₂O₃ (pérdida H₂O) --> Formación de silicatos cálcicos, aluminatos y ferritos.

Acabado Final y Almacenaje

Procesamiento

• Cales Hidráulicas: Tamizado del material apagado (el residuo puede usarse para cemento de calidad).

Formas de Cal Comercial

• Aérea (< 5% arcilla): Polvo o terrones.
• Hidráulica (5-26% arcilla): Polvo o pasta.

Embalaje

Debe ser en sacos de plástico o papel. El embalaje debe ser hermético (para mantener el producto seco) e incluir nombre del fabricante, calidad, peso neto y bruto.

Almacenamiento

Lugares muy secos. Almacenamiento por el menor tiempo posible.

Apagado

Reacción: (CaO o MgO) + H₂O --(>140ºC)--> Ca(OH)₂ o Mg(OH)₂

Para evitar que se produzca de manera descontrolada, se provoca después de la producción de CaO. Se introduce el polvo en horno autoclave a temperaturas superiores a 140ºC y presión sobreatmosférica para evitar un fraguado prematuro. Es una reacción exotérmica que produce una gran expansión, controlando la proporción de agua añadida (aproximadamente 32% en peso).

Métodos de Apagado

• Al aire
• Por aspersión (extendiendo capas finas de cal y regándolas). Este método, o una combinación de ellos, permite que el calor generado en las capas inferiores evapore el agua de las superiores.
• Por fusión
• En autoclaves
• Con hidratadores mecánicos

Apagado en Obra

Si el apagado se realiza en obra, se excava un agujero en un montón de cal y se añade agua. Es preferible usar agua en exceso para asegurar que toda la cal se apague.

Apagado en Fábrica

En fábrica, lo más aconsejable es el apagado en hornos autoclave a temperaturas > 140ºC y presión sobreatmosférica. La cal apagada no puede usarse inmediatamente; debe permanecer almacenada, aislada del aire, durante aproximadamente 4 semanas para dar tiempo a que finalice su expansión volumétrica.

Fraguado

El fraguado comienza al mezclar hidróxido cálcico (Ca(OH)₂) o magnésico (Mg(OH)₂) con agua. Se amasa y, al exponer la mezcla al aire, comienza la evaporación del exceso de agua y el proceso de carbonatación.

Proceso de Fraguado

Carbonatación: Es la fase en la que el material vuelve a adquirir dureza.

• Cales Aéreas: Comienza a adquirir consistencia a las 24 horas y puede durar hasta 6 meses, hasta alcanzar la resistencia final.

  Reacción: Ca(OH)₂ + CO₂ --> CaCO₃ + H₂O

• Cales Hidráulicas: Se produce un proceso llamado hidratación (más rápido que la carbonatación). Empieza a las 2 horas y concluye a las 48 horas.

  Reacciones principales: Hidratación de los silicatos, aluminatos y ferritos formados durante la calcinación, que reaccionan con el agua para formar compuestos endurecidos.