Materials Conglomerants: Argiles, Guix i Calç

I 0 flashcards i 4 preguntes més al document.

Text del document

APUNTS QUÍMICA DE MATERIALS Grau en Enginyeria Civil Universitat Politècnica de Catalunya AprenAI 2026-2027 Apunts de Química de Materials per a Enginyeria Civil: estructures d'argiles, cicle tèrmic del guix, calç aèria i hidràulica, índexs i anàlisi d'òxids.

APREN.AI Índex 1 Conceptes fonamentals i argiles Fonaments dels materials conglomerants Estructura i propietats de les argiles 2 Química i tecnologia del guix Formes químiques i procés de deshidratació Reacció de presa i factors cinètics Propietats tècniques i aplicacions 3 La calç: tipologia, reacció i hidraulicitat Tipologies de calç i matèries primeres Cicle químic de la calç aèria Mecanisme de la calç hidràulica Índex d'hidraulicitat i classificació normativa 4 Identificació i anàlisi de composició de conglomerants Criteris químics d'identificació de conglomerants Comparativa de composicions típiques 5 Formulari Argiles i materials ceràmics Tecnologia del guix Cicle químic i classificació de la calç Diagnosi composicional i codis normatius Errors típics Solucions de les preguntes de repàs Aquests apunts poden contenir errors o omissions.

Són un material de suport i no substitueixen el temari oficial ni el professorat: contrasta la informació important. Materials Conglomerants: Argiles, Guix i Calç 1 1 Conceptes fonamentals i argiles EN ACABAR SABRÀS Distingir clarament els processos de presa i d'enduriment en conglomerants. Descriure l'estructura molecular laminar de les argiles i la seva inestabilitat volumètrica. Identificar les propietats mecàniques i tèrmiques dels materials ceràmics cuits. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 1 Per què els terrenys argilosos s'esquerden quan s'assequen a l'estiu?

Fonaments dels materials conglomerants Els materials conglomerants barrejats amb aigua desenvolupen compostos estables tant en contacte amb l'aire com submergits en aigua, fenomen conegut com a hidraulicitat. La mescla formada per un conglomerant, sorra i aigua constitueix un morter. Durant el seu processament es distingeixen dues etapes clau: Presa: moment en què la massa adquireix rigidesa i manté la seva forma. Enduriment: fase posterior a la presa on el material desenvolupa resistència mecànica de manera progressiva.

Estructura i propietats de les argiles Les argiles destaquen per la seva hidroplasticitat, que consisteix en una elevada capacitat de deformació en afegir la quantitat adequada d'aigua. A més, es fonen dins d'un interval de temperatura ampli, fet que permet que el material mantingui la resistència durant la cocció. A nivell químic, la unitat elemental està basada en sílice ( ), formant un tetraedre amb enllaç covalent de fórmula . En compartir 3 àtoms d'oxigen s'origina una estructura bidimensional amb fórmula de xarxa . L'arquitectura cristal·lina consisteix en estructures laminars on s'alternen capes de tetraedres de silicats amb octaedres d'alúmina ( ) o de MgO.

L'espai interlaminar conté molècules d'aigua i cations. PER RECORDAR-HO Les unions entre làmines són de tipus Van der Waals (forces febles). Això fa que en períodes humits s'absorbeixi aigua provocant inflament, mentre que en períodes secs es produeix retracció, generant problemes d'inestabilitat volumètrica. Com a sòlids, les argiles presenten cristalls molt petits que es tradueixen en una gran superfície específica i una elevada capacitat d'intercanvi catiònic mitjançant adsorció a l'espai interlaminar. La plasticitat s'explica pel desplaçament relatiu d'unes partícules sobre les altres sota l'acció d'una força externa.

SiO 2 SiO 4 4 Si O 2 5 2 Al O 2 3 Materials Conglomerants: Argiles, Guix i Calç 2 DEFINICIÓ Quan les argiles hidratades se sotmeten a un procés de cocció, es transformen en material ceràmic, caracteritzat per ser fràgil, presentar una elevada duresa, comportar-se com a aïllant tèrmic i elèctric, i exhibir fluència en calent. COMPROVA-HO 2 Quina és la causa química de la inestabilitat volumètrica de les argiles sota canvis d'humitat? ERROR FREQÜENT Confondre la presa amb l'enduriment. La presa és només la pèrdua de plasticitat i el guany de rigidesa inicial per mantenir la geometria; l'enduriment és el procés posterior i perllongat en què es guanya resistència mecànica.

PROCÉS Procés de conformació ceràmica 1 Argila hidratada Hidroplasticitat per conformar la peça 2 Cocció tèrmica Interval ampli de temperatura de fusió 3 Ceràmica final Dura, fràgil i resistent al calor IDEES CLAU La presa marca la immobilitat geomètrica del morter i l'enduriment el guany de resistència mecànica. Les làmines de silicats i octaedres units per forces febles causen inflament i retracció volumètrica per canvis d'humitat. La cocció de l'argila hidratada produeix un material ceràmic dur, fràgil i aïllant tèrmic i elèctric. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 3. Com està constituïda la unitat laminar de les argiles? 4.

Quines propietats físiques defineixen el material ceràmic obtingut per cocció? Materials Conglomerants: Argiles, Guix i Calç 3 Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 5. Quin fenomen químic descriu la rigidesa inicial que permet a un conglomerant mantenir la forma? 6. Quina geometria bàsica tenen les unitats de sílice a l'argila? 7. A què es deu el canvi de volum de les argiles amb la humitat? 8. Quina característica física NO correspon al producte de cocció de l'argila? 2 Química i tecnologia del guix EN ACABAR SABRÀS Identificar les fórmules químiques de les fases de deshidratació del sulfat de calci.

Calcular l'índex de puresa d'una mostra de guix a partir de la seva composició d'òxids. Descriure com afecten la temperatura, l'aigua i la finor a la cinètica de presa. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 9 Per què no s'utilitza mai el guix en façanes o elements a la intempèrie? Formes químiques i procés de deshidratació El guix es presenta en tres fases segons el seu grau d'hidratació respecte al sulfat de calci: Dihidrat ( ): matèria primera natural. Hemihidrat ( ): producte comercial majoritari. Anhidrita ( ): forma deshidratada, que pot ser soluble o insoluble.

Mitjançant l'aplicació de calor es produeix la pèrdua progressiva d'aigua de la xarxa cristal·lina: Carbonatació a) Enduriment b) Presa c) Hidroplasticitat d) Octaèdrica amb enllaç iònic a) Tetraèdrica amb enllaç covalent b) Laminar sense oxígens compartits c) Cúbica centrada en les cares d) A la fusió tèrmica del SiO a) A la formació de clinker b) A forces febles de Van der Waals c) A unions covalents rígides d) Elevada duresa superficial a) Alta ductilitat a temperatura ambient b) Fragilitat mecànica c) Aïllant elèctric i tèrmic d) CaSO × 4 2H O 2 CaSO × 4 0,5H O 2 CaSO 4 Materials Conglomerants: Argiles, Guix i Calç 4 PROCÉS Cicle tèrmic de deshidratació del guix 1 Dihidrat Matèria primera CaSO4·2H2O 2 Hemihidrat 120-170 °C, producte comercial 3 Anhidrita soluble ~250 °C, pèrdua total d'aigua 4 Anhidrita insoluble 400-900 °C, fase estable i insoluble Rang de temperatura Compost resultant Estat de deshidratació 120 °C – 170 °C (hemihidrat) Pèrdua parcial d'aigua ~250 °C (anhidrita soluble) Deshidratació total soluble 400 °C – 900 °C (anhidrita insoluble) Fase insoluble Esquema tèrmic de deshidratació del sulfat de calci segons la temperatura.

Reacció de presa i factors cinètics Tant l'hemihidrat com l'anhidrita reaccionen amb aigua regenerant la forma dihidratada original, desenvolupant la capacitat d'unir altres materials: La relació estequiomètrica aigua/guix teòrica és de 0,19, la qual cosa equival a d'aigua necessària per a la hidratació completa de l'hemihidrat. La velocitat del procés es veu afectada pels següents paràmetres: Excés d'aigua: endarrereix la presa. Temperatura: un increment accelera la reacció, tot i que s'atura cap als (a temperatures altes disminueix l'estabilitat del dihidrat impedint la presa). Finor de molta: una major finor accelera el temps de presa.

CaSO × 4 0,5H O 2 CaSO 4 CaSO 4 CaSO × 4 0,5H O + 2 1,5H O 2 CaSO × 4 2H O 2 CaSO + 4 2H O 2 CaSO × 4 2H O 2 27 g 60 C Materials Conglomerants: Argiles, Guix i Calç 5 Propietats tècniques i aplicacions El guix és un material soluble, motiu pel qual no s'ha d'utilitzar en contacte directe amb l'aigua; a més, la resistència mecànica cau sobtadament quan absorbeix aigua. Presenta una gran porositat, fet que el converteix en un excel·lent aïllant tèrmic i acústic. Davant del foc ofereix una resistència excel·lent degut a dos motius: la seva porositat dificulta la transmissió tèrmica i la temperatura del material no augmenta mentre s'està deshidratant endotèrmicament.

DEFINICIÓ L'índex de puresa del guix es determina analíticament mitjançant l'expressió: On i . S'utilitza en escaioles i com a retardador de presa en barrejar-se amb el clínquer de ciment Pòrtland. COMPROVA-HO 10 Quina doble acció confereix al guix la seva alta resistència davant de l'acció del foc? ERROR FREQÜENT Pensar que com més calenta estigui l'aigua de pastat, més ràpid endureix el guix indefinidament. A partir d'uns 60 °C la reacció s'atura perquè el dihidrat perd la seva estabilitat termodinàmica. IDEES CLAU El sulfat de calci passa de dihidrat a hemihidrat (120-170 °C) i a anhidrita segons la intensitat de la calor.

La presa és la rehidratació cap a dihidrat, amb una relació estequiomètrica teòrica aigua/guix de 0,19. La solubilitat impedeix l'ús exterior i la humitat absorbida minva immediatament les seves propietats mecàniques. El guix frena el foc gràcies a la seva porositat i a l'absorció tèrmica durant la deshidratació. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 11. A quina temperatura es forma l'anhidrita insoluble? 12. Com influeix la mescla de guix amb el clínquer de ciment Pòrtland? ndex = I ˊ 1,7 × a + b a = %SO 3 b = %H O 2 Materials Conglomerants: Argiles, Guix i Calç 6 Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 13. Quin compost químic és el component majoritari del guix comercial? 14.

Com varia la presa del guix en augmentar el volum d'aigua de la mescla? 15. Fins a quina temperatura aproximada manté el guix l'acceleració de presa per calor? 16. Quina funció té el guix quan s'afegeix directament al clínquer Pòrtland? 3 La calç: tipologia, reacció i hidraulicitat EN ACABAR SABRÀS Calcular l'índex d'hidraulicitat i classificar el conglomerant corresponent. Distingir les reaccions de calcinació, apagat i presa en calçs aèries i hidràuliques. Interpretar la nomenclatura estàndard de les calçs CL, DL i HL. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 17 Per què cal barrejar sorra amb la calç quan es prepara un morter tradicional?

Tipologies de calç i matèries primeres La calç s'obté a partir de la calcinació de roques calcàries. La composició de la roca inicial en determina el tipus: CaSO insoluble a) CaCO b) CaSO ·2H O c) CaSO ·0,5H O d) S'accelera ràpidament a) Genera anhidrita insoluble b) Queda inalterada c) S'endarrereix el procés d) 60 °C a) 250 °C b) 100 °C c) 15 °C d) Accelerador d'enduriment a) Retardador de presa b) Augmentador de plasticitat c) Aportador d'alúmina d) Materials Conglomerants: Argiles, Guix i Calç 7 Esquema dels principals tipus de calç de construcció. Calç aèria: procedent de calcàries amb menys del 10 % d'argiles (mínim 95 % de ).

Calç hidràulica: procedent de calcàries amb més del 10 % d'argiles (aportadores de ). Calç viva: òxid càlcic (CaO) sense hidratar. Calç morta, apagada o hidratada: hidròxid càlcic ( ). Calç dolomítica: contingut superior al 5 % de MgO. Cicle químic de la calç aèria El processament de la calç aèria comprèn tres reaccions successives: Mecanisme de la calç hidràulica Quan la roca conté més d'un 10 % d'argiles, durant la calcinació a la sílice reacciona generant silicat dicàlcic ( o ) juntament amb calç viva: L'apagat posterior es realitza a més de de manera controlada perquè només s'hidrati la fracció de calç viva i no el silicat.

Durant la presa es produeix la hidratació del silicat dicàlcic aportant més resistència: CaCO 3 SiO 2 Ca(OH) 2 Calcinació (a ): descomposició tèrmica del carbonat: 1 1000 C CaCO 3 CaO + CO (g) 2 Hidratació o apagament: reacció fortament exotèrmica (Q gran) amb gran expansió de volum ( ): 2 ΔV = 250 300 % CaO + H O 2 Ca(OH) 2 Presa per carbonatació: reacció lenta amb el diòxid de carboni de l'atmosfera que aporta resistències baixes a llarg termini i no endureix sota l'aigua: 3 Ca(OH) + 2 CO 2 CaCO + 3 H O 2 1200 C 2CaO × SiO 2 C S 2 CaCO + 3 SiO 2 CaO + 2CaO × SiO + 2 CO (g) 2 125 C Materials Conglomerants: Argiles, Guix i Calç 8 On CH és la portlandita ( ) que carbonata en contacte amb l'aire, i CSH són els silicats de calci hidratats responsables de la resistència hidràulica.

La calç hidràulica pren i endureix més ràpid que l'aèria, però de forma més lenta que el ciment Pòrtland. Índex d'hidraulicitat i classificació normativa L'índex d'hidraulicitat ( ) quantifica el caràcter del conglomerant segons la proporció d'òxids àcids respecte als bàsics: Rang d'índex ( ) Classificació del conglomerant 0,0 – 0,1 Calç aèria 0,1 – 0,5 Calç hidràulica > 0,5 Ciment Pòrtland Per a la seva designació comercial s'utilitzen nomenclatures específiques: Diagrama de classificació normativa per a calç aèria i dolomítica. Designació normalitzada per a calç hidràulica segons resistència. CL 90, CL 80, CL 70: calç aèria rica en calci, on el número indica el percentatge mínim de .

DL 85, DL 80: calç dolomítica ( ). HL 2, HL 3,5, HL 5: calç hidràulica, on el valor numèric especifica la resistència mínima a compressió als 28 dies. C S + 2 H CH + CSH Ca(OH) 2 i h i = h CaO + MgO SiO + Al O + Fe O 2 2 3 2 3 i h CaO + MgO MgO > 5 % Materials Conglomerants: Argiles, Guix i Calç 9 PER RECORDAR-HO La calç experimenta una forta retracció quan s'asseca. Per proporcionar estabilitat dimensional als morters i evitar fissures, sempre s'hi afegeix sorra. COMPROVA-HO 18 Quina és la raó per la qual l'apagat de la calç hidràulica s'ha de fer a una temperatura superior a 125 °C?

ERROR FREQÜENT Confondre la presa de la calç aèria amb la hidràulica: l'aèria només endureix per contacte amb el de l'aire i no sota l'aigua, mentre que la hidràulica forma compostos C-S-H resistents fins i tot submergida. CICLE Cicle de la calç aèria 1. Calcinació: CaCO3 a 1000 °C allibera CO2 formant CaO 2. Hidratació / Apagat: CaO + aigua genera Ca(OH)2 amb gran calor 3. Carbonatació: Ca(OH)2 absorbeix CO2 ambiental i regenera CaCO3 CO 2 1 Calcinació 2 Hidratació / Apagat 3 Carbonatació Materials Conglomerants: Argiles, Guix i Calç 10 IDEES CLAU La calç aèria s'obté amb calcàries de menys del 10 % d'argila i endureix lentament per carbonatació amb CO .

L'apagament de la calç viva genera un increment d'entre el 250 % i el 300 % de volum amb alliberament intens de calor. La presència d'argila permet sintetitzar silicat dicàlcic (C S), conferint resistència mecànica hidràulica. L'índex d'hidraulicitat separa la calç aèria (0-0,1), la hidràulica (0,1-0,5) i el ciment Pòrtland (>0,5). COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 19. A partir de quin percentatge d'òxid de magnesi es considera que una calç és dolomítica? 20. Què representen les sigles HL 3,5 en la designació d'una calç? Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 21. Quin compost és el responsable de la presa hidràulica en la calç hidràulica? 22.

Quin valor pren l'índex d'hidraulicitat per a les calçs hidràuliques? 23. Quin canvi de volum s'experimenta durant l'apagat de la calç viva aèria? 24. Què mesura el nombre en la designació de les calçs aèries CL (ex. CL 90)?

Carbonat càlcic a) Silicat dicàlcic (C S) b) Òxid de magnesi c) Sulfat de calci d) Sempre zero a) Superior a 0,5 b) Menor a 0,05 c) Entre 0,1 i 0,5 d) Retracció del 10 % a) Reducció del 50 % b) Cap canvi c) Expansió del 250-300 % d) Temps de presa en minuts a) Percentatge d'aigua b) Percentatge mínim de CaO + MgO c) Resistència a 28 dies d) Materials Conglomerants: Argiles, Guix i Calç 11 4 Identificació i anàlisi de composició de conglomerants EN ACABAR SABRÀS Identificar el tipus de conglomerant a partir d'una taula de composició centesimal d'òxids. Diferenciar mostres de guix, argila, calç i roca calcària segons la presència d'òxids característics.

Reconèixer les signatures químiques de deshidratació i calcinació en taules analítiques. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 25 En una anàlisi d'òxids d'un sac sense etiqueta apareix un 53 % de SO . De quin conglomerant es tracta automàticament? Criteris químics d'identificació de conglomerants Per reconèixer la naturalesa d'una mostra cimentosa o conglomerant a partir de la seva anàlisi elemental d'òxids s'apliquen regles diagnòstiques precises: Criteris d'identificació química diferencial segons els components clau. Guix: és l'únic conglomerant que presenta SO en quantitats elevades (juntament amb CaO i ), mancant totalment d'òxids de silici, alumini o ferro ( , , ).

Argila: es reconeix per una concentració molt alta de sílice ( ) i alúmina ( ), acompanyada d'aigua combinada ( ), sense presència de . Calç: caracteritzada per un contingut massiu d'òxid de calci ( ). Si el es tracta de calç aèria, mentre que si és de tipus hidràulic. Roca calcària: destaca per l'elevat contingut de carbonat reflectit en el diòxid de carboni ( ) i òxid de calci ( ).

H O 2 SiO 2 Al O 2 3 Fe O 2 3 SiO × 2 54 % Al O × 2 3 20 % H O 2 SO 3 CaO × 88 % SiO < 2 10 % SiO > 2 10 % CO × 2 40 41 % CaO × 50 % Materials Conglomerants: Argiles, Guix i Calç 12 Comparativa de composicions típiques La presència d'aigua lligada en composició només apareix en el guix i les argiles, mentre que el contingut de sulfats és exclusiu de les fases del guix: Taula analítica de percentatges d'òxids per a la identificació de materials.

Òxid / Component (%) Mostra A (Guix) Mostra B (Calcària) Mostra C (Argila) Mostra D (Calç) – 3,5 54,3 1,0 – 1,8 20,8 1,3 – 1,2 8,2 2,6 CaO 38,1 50,1 3,5 88,5 MgO 0,3 2,0 1,0 4,6 53,5 – – – 2,0 41,3 3,2 – 6,1 – 7,1 – Sense determinar (S.D.) – 0,1 1,9 2,0 COMPROVA-HO 26 Quins dos criteris permeten assignar immediatament una mostra desconeguda com a guix? ERROR FREQÜENT Confondre una roca calcària amb la calç viva: la roca calcària té un percentatge molt elevat de (al voltant del 40 %), mentre que la calç ja calcinada té gairebé tot el calci en forma de CaO (al voltant del 85-90 %) lliure de diòxid de carboni.

SiO 2 Al O 2 3 Fe O 2 3 SO 3 CO 2 H O 2 CO 2 Materials Conglomerants: Argiles, Guix i Calç 13 ESQUEMA Identificació analítica de conglomerants IDEES CLAU El guix és l'únic conglomerant amb presència significativa de SO . L'argila es caracteritza pel domini clar de sílice (SiO ) i alúmina (Al O ) acompanyats d'aigua. La calç presenta un contingut de CaO dominant (superior al 85 %). La roca calcària es diferencia de la calç viva pel seu alt contingut de CO residual (al voltant del 40 %). COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 27. Quins materials de construcció dels estudiats presenten aigua ( ) en la seva composició analítica? 28.

Com es distingeix químicament una calç aèria d'una hidràulica a partir de la seva anàlisi? Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 29. Si una mostra conté un 53,5 % de SO , de quin material es tracta? 30. Quin és l'òxid principal present en una argila típica? Amb SO3 Conté CaO, SO3 i H2O Guix Sense SiO2, Al2O3 ni Fe2O3 Sense SO3 Silicats o carbonats càlcics Amb alt SiO2 i Al2O3 SiO2 ~54 %, Al2O3 ~20 % Argila Conté aigua estructural Amb alt CaO Sense SiO2 elevat Calç CaO ~88 %, poc o gens de CO2 Calcària CO2 ~40 %, CaO ~50 % H O 2 Guix a) Argila cuita b) Roca calcària c) Calç aèria d) CaO a) MgO b) SO c) SiO d) Materials Conglomerants: Argiles, Guix i Calç 14 31.

Quin compost indica que una mostra és roca calcària i no calç viva? 32. Quin percentatge aproximat de CaO caracteritza la calç viva comercial?

5 Formulari Argiles i materials ceràmics Procediment o estructura Significat dels components Quan s'aplica Tetraedres covalents units en pla compartint 3 àtoms d'oxigen Constitució de les làmines de silicat en argiles Làmina + espai interlaminar (amb i cations) Capes tetraèdriques i octaèdriques ( o MgO) unides per Van der Waals Inestabilitat volumètrica: inflament (humitat) i retracció (assecatge) Cocció d'argiles hidratades Material ceràmic Transformació tèrmica en interval ampli de fusió Obtenció de ceràmica dura, fràgil i aïllant amb fluència en calent Tecnologia del guix Fórmula o procediment Significat dels símbols Quan s'aplica Dihidrat Hemihidrat (comercial) Anhidrita soluble Anhidrita insoluble Cicle tèrmic de deshidratació industrial del guix Relació estequiomètrica teòrica aigua/guix = 0,19 ( ) Reacció de presa i regeneració del dihidrat , Càlcul de l'índex de puresa comercial (escaioles) Alt contingut d'aigua a) Elevat contingut de CO b) Presència de SO c) Absència de CaO d) 38 % a) Prop del 88 % b) 3,5 % c) 10 % d) SiO 4 4 Si O 2 5 2 H O 2 Al O 2 3 CaSO 4 2H O 2 120 170 C CaSO 4 0,5H O 2 250 C CaSO (sol.) 4 400 900 C CaSO (insol.) 4 CaSO 4 0,5H O + 2 1,5H O 2 CaSO 4 2H O 2 27 g H O 2 ndex = I ˊ 1,7a + b a = % SO 3 b = % H O 2 Materials Conglomerants: Argiles, Guix i Calç 15 Cicle químic i classificació de la calç Fórmula o procediment Significat dels símbols Quan s'aplica Calcinació calcària Calç viva Apagat ( , exotèrmic) Presa per carbonatació Cicle complet de la calç aèria ( argiles a la roca) Síntesi de silicat dicàlcic ( ) i calç viva a partir de calcàries argiloses ( argila) Fabricació de calç hidràulica (apagat a selectiu per a CaO) (portlandita); Presa hidràulica sota aigua amb guany de resistència mecànica Relació màssica d'òxids àcids respecte a bàsics: (calç aèria), (calç hidràulica), (Pòrtland) Determinació de la hidraulicitat d'un conglomerant Diagnosi composicional i codis normatius Criteri analític o designació Valors de referència Material identificat Presència de ( ) i absència de sílice Conté CaO, i ; sense , ni Guix Elevat ( ) i ( ) Presència d'aigua lligada ( ) i absència de sulfats Argila Dominància de CaO ( ) Poc o gens de ( aèria; hidràulica) Calç viva calcinada Elevat CaO ( ) i ( ) Sense haver sofert calcinació completa Roca calcària natural CL 90 / CL 80 / CL 70 Número = contingut mínim de Calç aèria càlcica DL 85 / DL 80 Contingut de Calç aèria dolomítica HL 2 / HL 3,5 / HL 5 Número = resistència mínima a compressió als 28 dies (MPa) Calç hidràulica Errors típics Confondre la presa (guany inicial de rigidesa geomètrica) amb l'enduriment (desenvolupament posterior de resistència mecànica).

CaCO 3 1000 C CaO + CO (g) 2 +H O 2 Ca(OH) 2 +CO 2 CaCO + 3 H O 2 ΔV = 250–300 % < 10 % CaCO + 3 SiO 2 1200 C CaO + 2CaO SiO + 2 CO 2 C S 2 > 10 % > 125 C C S + 2 H CH + CSH CH = Ca(OH) 2 CSH = silicat de calci hidratat i = h CaO+MgO SiO +Al O +Fe O 2 2 3 2 3 0,0–0,1 0,1–0,5 > 0,5 SO 3 53 % SO 3 H O 2 SiO 2 Al O 2 3 Fe O 2 3 SiO 2 54 % Al O 2 3 20 % 7 % 88 % CO 2 SiO < 2 10 % > 10 % 50 % CO 2 41 % %(CaO + MgO) MgO > 5 % Materials Conglomerants: Argiles, Guix i Calç 16 Oblidar que la presa del guix s'atura cap als 60 °C per desestabilització termodinàmica del dihidrat. Assumir que la calç aèria endureix sota l'aigua: requereix necessàriament contacte amb el de l'aire per carbonatar.

Confondre roca calcària ( ) amb calç viva descarbonatada ( ). CO 2 40 % CO 2 88 % CaO Materials Conglomerants: Argiles, Guix i Calç 17 Solucions de les preguntes de repàs 1. Perquè les unions entre làmines són febles (Van der Waals), de manera que en evaporar-se l'aigua interlaminar les capes s'apropen i provoquen una retracció global. 2. Les febles unions per forces de Van der Waals entre les làmines permeten l'entrada d'aigua en èpoques humides (inflament) i la seva pèrdua en ambients secs (retracció). 3. Per capes alternades de tetraedres de silicats ( ) i octaedres d'alúmina ( ) o òxid de magnesi (MgO), separades per un espai interlaminar amb aigua i ions. 4.

És un material dur, fràgil, amb bon aïllament elèctric i tèrmic, i capaç de desenvolupar fluència a altes temperatures. 5. c) Presa. La presa és la transició en què el material es torna rígid i reté la forma, abans de l'enduriment mecànic. 6. b) Tetraèdrica amb enllaç covalent. La unitat fonamental és el tetraedre SiO unit mitjançant enllaços covalents. 7. c) A forces febles de Van der Waals. Les forces febles interlaminars permeten la retenció o pèrdua de molècules d'aigua entre capes. 8. b) Alta ductilitat a temperatura ambient. El producte ceràmic és essencialment fràgil a temperatura ambient, no dúctil. 9.

Perquè és un compost químicament soluble en aigua i la humitat deteriora ràpidament la seva cohesió mecànica. 10. L'alta porositat que frena la conducció tèrmica i l'efecte refrigerant de la deshidratació, que manté la temperatura constant mentre s'evapora la seva aigua combinada. 11. Entre els 400 °C i els 900 °C. 12. Actua específicament com a retardador del temps de presa del ciment. 13. d) CaSO ·0,5H O. L'hemihidrat (CaSO ·0,5H O) és el producte obtingut entre 120 i 170 °C destinat a la comercialització. 14. d) S'endarrereix el procés. Una major quantitat d'aigua de pastat respecte al sòlid retarda el temps de presa. 15. a) 60 °C.

Cap als 60 °C el procés s'atura per la pèrdua d'estabilitat del compost dihidratat. 16. b) Retardador de presa. En el ciment Pòrtland, el guix s'adiciona expressament per regular i retardar el temps de presa. 17. La calç pateix una contracció molt forta quan s'asseca; la sorra actua com a àrid estabilitzador evitant que el morter s'esquerdi. 18. Perquè a aquesta temperatura s'hidrata selectivament la calç viva (CaO) sense activar la hidratació del silicat dicàlcic (C S), preservant la capacitat conglomerant hidràulica per a la presa posterior. 19. Quan el contingut de MgO és superior al 5 %. 20.

Identifiquen una calç hidràulica (HL) amb una resistència mínima a compressió als 28 dies de 3,5 MPa. 21. b) Silicat dicàlcic (C S). El silicat dicàlcic s'hidrata produint fases CSH responsables de les resistències hidràuliques. 22. d) Entre 0,1 i 0,5. L'índex d'hidraulicitat se situa entre 0,1 i 0,5 per a les calçs hidràuliques. SiO 4 4 Al O 2 3 Materials Conglomerants: Argiles, Guix i Calç 18 23. d) Expansió del 250-300 %. La conversió de CaO a Ca(OH) provoca un fort increment volumètric del 250 % al 300 %. 24. c) Percentatge mínim de CaO + MgO. En les calçs aèries indica la puresa mínima en contingut d'òxids bàsics (CaO + MgO). 25.

Es tracta indiscutiblement de guix, ja que és l'únic dels conglomerants habituals format per sulfat de calci. 26. La presència exclusiva de SO (al voltant del 50 %) i l'absència total d'òxids estructurals com SiO , Al O i Fe O . 27. Únicament el guix i les argiles. 28. La calç aèria té menys del 10 % de , mentre que la calç hidràulica supera aquest 10 %. 29. a) Guix. El guix és l'únic conglomerant d'aquest grup que conté sulfats (SO ). 30. d) SiO . Les argiles estan dominades químicament pel SiO (superior al 50 %). 31. b) Elevat contingut de CO . La calcària conserva el carbonat, desprenent al voltant del 40 % de CO en la seva descomposició. 32. b) Prop del 88 %.

La calç és un material molt ric en òxid càlcic, sovint al voltant del 88 %. SiO 2 Materials Conglomerants: Argiles, Guix i Calç 19