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Fraguado del Yeso

INTRODUCCION OBJETIVOS Esta práctica tiene como objetivo comparar y analizar el tiempo de fraguado de dos materiales cementantes (Yeso y Cemento). Fraguado del Yeso El yeso es la forma dihidratada del sulfato cálcico presentándose en cristales de distintas tonalidades. Al calentarlo, pierde moléculas de agua, convirtiéndose en sulfato cálcico semihidratado. La reacción de fraguado es el resultado de la diferencia entre la solubilidad de la forma semihidratada y la dihidratada del sulfato cálcico. Durante el fraguado, los cristales de yeso aumentan de tamaño y se enlazan entre sí, ganando resistencia el material. Al fraguar todos los materiales de yeso experimentan una expansión normal de fraguado. Si durante el fraguado se introducen los moldes en agua fría se obtiene una expansión añadida llamada higroscópica. Ambas se pueden controlar mediante la adición de algunos productos químicos antiexpansivos o modificando las condiciones de manipulación del material.

Modo de endurecimiento del yeso Batido el yeso con agua se transforma en sulfato cálcico hidratado, confusamente cristalizado, siendo ésta la causa de su endurecimiento; el yeso es más soluble en el agua que el sulfato cálcico hidratado; durante el batido una parte de aquél se disuelve en el agua y se hidrata, encontrándose en este estado en disolución sobresaturada, de la que se precipita cristalizando, mientras el agua madre queda en condiciones de disolver una cantidad de algez calcinado que al hidratarse se precipita, aumentando el grueso de los cristales y soldándolos entre sí por falta de espacio; ambos hechos, repetidos mientras exista sulfato cálcico anhidro, son las causas de la cristalización confusa del yeso y, por consiguiente, de su fraguado. El endurecimiento del yeso se produce porque al o con el agua, el yeso comercial [2(SO4 Ca ½ H2O)] recupera las “partes” de agua que perdió al momento de producirse su cochura; al tomar estas... [continua] Yeso Fraguado Controlado

NORMATIVAS El Yeso controlado de “La Maruxiña” esta clasificado como YG cumpliendo la norma UNE 102.010. Producto certificado por AENOR. DESCRIPCIÓN

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Yeso grueso de aplicación manual de fraguado lento, ideal para guarnecidos y enlucidos de interiores sobre soportes tradicionales.

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Debido a su adecuada aditivación supone una notable mejora en términos de tiempo y rendimiento con respecto a los yesos tradicionales.

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Dada su estructura porosa proporciona un buen aislamiento acústico.

Asimismo es un regulador natural de humedad propocionando una confortabilidad en el interior óptima. Tiene un buen comportamiento ante el fuego, siendo incombustible. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS 

Relación agua-yeso recomendada: (0,7-1)

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Resistencia a Flexotracción: 2 N/mm2

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Finura de molido: o

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Retención máxima de Tamiz 200 mm. <=50%

El rendimiento aproximado es de: 1 saco/m2

* NOTA: Los tiempos de utilización o de trabajo pueden variar dependiendo de la relación agua/yeso, temperatura, PH del agua, tipo de soporte, tiempo y velocidad del batido. TIEMPOS DE TRABAJO

2.1 Fraguado Es bastante soluble en el agua, un litro de agua a 25ºC, disuelve 10,5 g. Comienza a fraguar al cabo de dos o tres minutos y termina de 15 a 20 minutos, desprendiéndose calor, elevándose la temperatura a unos 20ºC. Se puede observar que se verifica una contracción, seguida de una dilatación de 1%. La velocidad de fraguado puede ser modificada agregando sustancias que aumenten o disminuyan la solubilidad, con lo que se retarda o acelera el fraguado: lo retarda el cloruro cálcico, cola, queratina, agua caliente, borax, azúcar y acelera el cloruro sódico, cloruro magnésico, sulfato potásico y citratos sódicos. La cantidad de agua de amasado en la practica varia desde el 50%, para aplicación corrientes, al 60%, para el de estuco y el 70%, para el moldeo. Se vierte el yeso sobre la superficie del agua, y se mezcla rápidamente.

2.2 Características

El yeso se adhiere poco a las piedras y maderas, y oxida al hierro, y el cinc que tenga plomo es atacado electrolíticamente. No puede usarse a la intemperie, porque la humedad y el agua lo reblandece y degrada. Es un buen aislante del sonido y protege las maderas y el hierro contra el fuego, porque su deshidratación lenta absorbe calor en grandes cantidades y la capa deshidratada protege luego largo tiempo a las que están debajo. Por ser soluble en agua no se puede usar en exteriores, debiéndose proteger con enlucidos impermeables, como las pinturas bituminosas y el aceite. El yeso bien cocido es de color blanco y da pastas untuosas. El poco cocido es árido y no forma pasta trabada, y el excesivamente cocido no forma pasta untuosa. Los yesos de mala calidad son de color amarillento, tardan mucho en fraguar y se agrietan en los enlucidos. Las resistencias mecánicas del yeso semihidratado varían con la clase de yeso conservado en el aire:

CLASE DE YESO Fino y vaciado Grueso Hidráulico Alúmbrico

Agua de amasado Por 100 75 60 60 35

Resistencia en kg/cm2 a los 28 días Tracción Compresión 18 50 12 55 16 60 40 150

Tabla IV.20 Resistencias del yeso 2.3 Clases de yeso Los yesos se clasifican en semihidratados y anhidros, siendo los primeros los de mayor empleo en construcción, y a los que pertenecen los yesos negros o blancos. Al segundo, la anhidrita, yesos hidráulicos y alúmbrico.

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2.3.1 Yeso negro o gris Es el que se obtiene con algez que contiene gran cantidad de impurezas, directamente calcinado,

por lo que se ennegrece con los humos y cenizas de los combustibles, groseramente molido. Se emplean en obras que no haya que dejar aparentes, bóvedas, tabiques y tendidos.

2

2.3.2 Yeso blanco El que contiene un 80% de semihidrato y esta bien molido. Se emplea en enlucir paredes, estucos

y blanqueos.

2.3.3 Escayola

Es el yeso blanco de la mejor calidad: contiene 90% de semihidrato, se emplea para vaciados, molduras y decoración.

REACCIONES DE FRAGUADO: 1. Al mezclarse el hemidrato con el agua se forma una suspensión líquida y manipulable. 2. El hemidrato diluido se disuelve para formar una solución saturada. 3. La solución saturada de hemidrato se sobresatura con respecto al dihidrato, de tal manera que éste ultimo se precipita. 4. La solución continúa disolviéndose con la precipitación del dihidrato en forma de cristales y el crecimiento de aquellos ya presentes. La reacción es continua y repetida hasta que se extingue por la liberación o reacción exotérmica (aumento de temperatura) conocida como período de inducción. TIEMPO DE FRAGUADO: Es el tiempo transcurrido desde el inicio de la mezcla hasta el endurecimiento del material. El tiempo de la mezcla (T.M.) o sea desde la adición del polvo al agua no debe exceder de un minuto para tener un tiempo de trabajo (T.T.) de 3 minutos más o menos, ya que la reacción prosigue con una pérdida de brillo (P.B.). Tiempo en el cual ya el yeso no es manejable y tampoco tiene una suficiente resistencia compresiva para utilizarlo. CONTROL DEL TIEMPO DE FRAGUADO- Teóricamente se puede controlar con tres métodos. Métodos Químicos: a) Retardadores.- Son aquellos que alargan el tiempo de fraguado, algunos ejemplos: 1) Coloides (gelatina agar-agar, sangre desecada, goma arábiga). 2) Cloruro de sodio a más del 5%. 3) Acetatos centratos. 4) Sulfatos férricos, crómicos y de aluminio. El más utilizado de todos es el tetraborato de sodio o bórax. b) Aceleradores.- son aquellos que acortan el tiempo de fraguado. 1) Sales inorgánicas solubles. 2) La mayor parte de los sulfatos, con excepción de los antes mencionados. 3) El sulfato de potasio al 2%, cloruro de sodio hasta 5%. Los yesos dentales presentan dos tiempos de fraguado. Tiempo de fraguado inicial y final. Estos pueden ser medidos en laboratorios de investigación con aparatos conocidos como penetrómetros, entre los más importantes se consideran dos, que son: 1) Aguja de Vicatt 2) Aguja de Gillmore. El material fraguado es seguro para su manipulación, aproximadamente en 60 minutos, y una vez que se asegura que se haya liberado totalmente la reacción exotérmica, dependiendo del tipo de yeso que se trate. Métodos Físicos: a) Relación A/P.- A mayor cantidad de agua utilizada para la mezcla, menor será la cantidad de núcleos por unidad de volumen, en consecuencia se prolonga más el tiempo de fraguado. (No es conveniente puesto que bajaría la R.C.) b) Temperatura.- Aunque el efecto de la temperatura en el tiempo de fraguado es irregular y varía de un yeso a otro, se presenta un cambio pequeño entre los 0º C y 50º C pero si la temperatura de la mezcla A/Y excede los 50º C, se presenta un retardo gradual al aproximarse la temperatura a 100º C no se lleva a cabo la reacción. A temperaturas más altas la reacción se invierte y los cristales formados de yeso presentan la tendencia a cambiar a hemidrato. Métodos Mecánicos: a) Mezcla.- Dentro de los límites prácticos, a mayor tiempo y mayor rapidez de mezcla o espatulado, más corto será el tiempo de fraguado Historia de la utilización del yeso El yeso es uno de los más antiguos materiales empleado en construcción. En el período Neolítico, con el dominio del fuego, comenzó a elaborarse yeso calcinando aljez, y a utilizarlo para unir las piezas de

mampostería, sellar las juntas de los muros y para revestir los paramentos de las viviendas, sustituyendo al mortero de barro. En Çatal Hüyük, durante el milenio IX a. C., encontramos guarnecidos de yeso y cal, con restos de pinturas al fresco. En la antigua Jericó, en el milenio VI a. C., se usó yeso moldeado. En el Antiguo Egipto, durante el tercer milenio a. C., se empleó yeso para sellar las juntas de los bloques de la Gran Pirámide de Giza, y en multitud de tumbas como revestimiento y soporte de bajorrelieves pintados. El palacio de Cnosos contiene revestimientos y suelos elaborados con yeso. El escritor griego Teofrasto, en su tratado sobre la piedra, describe el yeso (gipsos), sus yacimientos y los modos de empleo como enlucido y para ornamentación. También escribieron sobre las aplicaciones del yeso Catón y Columela. Plinio el Viejo describió su uso con gran detalle. Vitruvio, arquitecto y tratadista romano, en sus Diez libros sobre arquitectura, describe el yeso (gypsum), aunque los romanos emplearon normalmente morteros de cal y cementos naturales. Los Sasánidas utilizaron profusamente el yeso en albañilería. Los Omeyas dejaron muestras de su empleo en sus alcázares sirios, como revestimiento e incluso en arcos prefabricados. La cultura musulmana difundió en España el empleo del yeso, ampliamente adoptada en el valle del Ebro y sur de Aragón, dejando hermosas muestras de su empleo decorativo en el arte de las zonas de Aragón, Toledo, Granada y Sevilla. Durante la Edad Media, principalmente en la región de París, se empleó el yeso en revestimientos, forjados y tabiques. En el Renacimiento para decoración. Durante el periodo Barroco fue muy utilizado el estuco de yeso ornamental y la técnica del staff, muy empleada en el Rococó. En el siglo XVIII el uso del yeso en construcción se generaliza en Europa. Lavoisier presenta el primer estudio científico del yeso en la Academia de Ciencias. Posteriormente Van t'Hoff y Le Chatelier aportaron estudios describiendo los procesos de deshidratación del yeso, sentando las bases científicas del conocimiento ininterrumpido posterior. ORIGENES El yeso se originó hace 200 millones de años como resultado de depósitos marinos cuando parte de lo que ahora son nuestros continentes eran inmensas extensiones océanicas. Durante este período algunos mares se secaron dejando lechos de yeso que se recubrieron para ser descubiertos posteriormente por el hombre. ¿QUE ES EL YESO? El yeso puro es un mineral blanco, pero debido a impurezas puede tornarse gris, castaño o rosado. Se denomina sulfato de calcio dihidratado y su estructura cristalina esta constituida por dos moléculas de agua y por una de sulfato de calcio. Elaboración del yeso Estado natural En estado natural el aljez, piedra de yeso o yeso crudo, contiene 79,07% de sulfato de calcio anhidro y 20,93% de agua y es considerado una roca sedimentaria, incolora o blanca en estado puro, sin embargo, generalmente presenta impurezas que le confieren variadas coloraciones, entre las que encontramos la arcilla, óxido de hierro, sílice, caliza, etc. En la naturaleza se encuentra la anhidrita o karstenita, sulfato cálcico, CaSO4, presentando una estructura compacta y sacaroidea, que absorbe rápidamente el agua, ocasionando un incremento en su volumen hasta de 30% o 50%, siendo el peso específico 2,9 y su dureza es de 2 en la escala de Mohs.

3.3. PROPIEDADES DEL YESO: Finura del molido: Tiene gran importancia, por ejercer una influencia ostensible sobrediferentes propiedades del yeso.La posibilidad de utilización del yeso reside en que al amasar con agua se forma unap a s t a q u e e n d u r e c e c o n s t i t u y e n d o u n c o n j u n t o m o n o l í t i c o ; e s d e c i r , e x i s t e u n a reacción del yeso con el agua, se comprende que cuanto mayor sea el grado de finuradel yeso, tanto más completa será la reacción y, consecuentemente, la calidad del producto obtenido. Trabajabilidad: Tiempo en pasar del estado líquido al plástico.Duración del estadoplástico.Una de las propiedades más características del yeso es la rapidez de su fraguado, esto obliga al operario a trabajar con apresuramiento y únicamente permiteamasar de una vez pequeñas cantidades. Este problema se soluciona mediante elempleo de catalizadores que actúan sobre la velocidad del fraguado permitiendo regular la misma: Retardadores : Según la teoría de Le Chatelier, son las sustancias que disminuyen lasolubilidad del hemihidratoSegún la teoría de coloides, la adición de coloides retarda lacoagulación del gel.Elevan la dureza y la resistencia.Disminuye la expansión.Varios grupos:Primero: sustancias que disminuyen la solubilidad del yeso tales como la glicerina, alcohol, acetona, éter, azúcar, ácido acético, ácido bórico, ácido cítrico, ácido fosfórico,ácido láctico y sosa.S e g u n d o : C o m p u e s t o s o r g á n i c o s d e e l e v a d o p e s o m o l e c u l a r , q u e a c t ú a n comocoloides protectores, como la queratina, caseína, cola de carpintero, p e p s i n a , peptonas, gelatina, melazas, productos de hidrólisis de sustancias de desecho deorigen animal (pelo).Tercero: Sustancias que influyen sobre la estructura cristalográfica del yesocomoacetato cálcico. Acelerantes : Según la teoría de Le Chatelier, son las sustancias que aumentan la solubilidad del hemihidrato.Según la teoría de los coloides, la adición de electrolítosacelera la coagulación del gel, producen una disminución de la resistencia y de la dureza y. también disminuye la expansión. E j em p l o s: Tod os l o s su l f at os m eno s de l d e hi er r o , e l ác i d o su l f ú r i co , el á c i d o clorhídrico, los nitratos, los cloruros, bromuros y jabones. Fraguado : E s e l e n d u r e c i m i e n t o e n u n p l a z o b r e v e d e l y e s o h e m i h i d r a t a d o a l amasarlo con agua.Para explicar el proceso físico-químico del fraguado, se establecendos teorías: Le Chatelier: Al amasar el yeso cocido con agua se forma, alrededor de las partículas del mismo u n a solución que está saturada respecto al hemihidrato (CaSO 4 1/2H 2 O ) , p e r o fuertemente sobresaturada con respecto al dihidrato (CaSO 4 2H 2 O ) f o r m a d o p o r hidratación con aquél, estable y de menor solubilidad. Esto es d e b i d o a q u e e l hemihidrato es bastante soluble pero este hemihidrato es cinco veces más soluble queel dihidrato.Comienza así rápidamente la cristalización del yeso a partir de núcleos de dihidratoque han permanecido sin modificar a través del proceso de cocción. Los cristales sedesarrollan en muchos puntos contiguos dando lugar a agrupaciones de forma radial yla interposición de estas, ellos explica la resistencia de la masa fraguada. Coloidal: cuando se mezcla el yeso cocido con agua se forma un gel intermedio apartir del cual se desarrollan los cristales aciculares de yeso, el fraguado del yeso cocido es debido a la coagulación del gel del yeso. Factores físicos que modifican la duración del fraguado: Temperatura del agua de amasado: más temperatura, más rápido es el fraguado. Relación yeso-agua : a l a u m e n t a r l a r e l a c i ó n y e s o - a g u a d i s m i n u y e e l t i e m p o d e fraguado. Tiempo transcurrido desde la cocción : El yeso recién cocido fragua más rápido.Tiempo transcurrido desde la molienda. Tamaño de las partículas.Se prescribe que el fraguado debe empezar entre los 8 y los 20 minutos contados apartir de la unión del yeso y el

agua.Se prescribe que el final del fraguado debe estar comprendido entre los 18 y los 50minutos.La hidratación total puede durar algunas horas. Expansión : Se produce una expansión como consecuencia del crecimiento rápido delos cristales durante el fraguado, es del orden del 0.3 a 1.5%. Resistencias mecánicas: Las resistencias a tracción, compresión y flexión dependen de:Naturaleza del yeso, la composición del mismo, su grado de finura y la relación agua/y e s o , c u a n t o m e n o s a g u a d e a m a s a d o , m a y o r r e s i s t e n c i a a l a c o m p r e s i ó n , e l contenido de humedad en el momento de la rotura.

1. Preparación de la mezcla. 2

Pese el yeso y el agua para cada mezcla. La proporción agua - yeso es un factor crítico ya que de ésta depende la resistencia y densidad final de la pieza. Use agua potable a una temperatura entre 21º y 38º C, ya que las variaciones en la temperatura de la mezcla (agua - yeso) pueden producir cambios en el tiempo de fraguado. Es importante mantener el agua y el yeso en un ambiente con temperatura dentro del rango mencionado antes de usarlos. A más alta temperatura del agua, más corto será el tiempo de fraguado. Ver gráfica 1. Vacíe despacio y suavemente el yeso en el agua. Permítale remojarse o humectarse por 30 segundos. El yeso debe estar totalmente disperso en el agua antes de mezclarlo. Cantidades pequeñas de yeso requieren menos tiempo de humectación que las grandes.

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SUPERMOLD FIGURAS 2. Mezclado. Se puede mezclar manualmente, mecánicamente o con equipo de mezclado continuo. Los yesos mezclados mecánicamente dan como resultado piezas más uniformes y resistencias óptimas. Se recomienda mezclar mecánicamente (1,700 r.p.m) de 2 a 3 minutos aproximadamente. El mezclado manual generalmente es aceptable para cantidades pequeñas (hasta 2.5 kg.) Tiempos largos de mezclado aumentan la resistencia del vaciado y acortan el tiempo de fraguado. La relación entre el tiempo de mezclado, la resistencia y el tiempo de fraguado se muestran en las gráficas