Materiales Pétreos

Materiales inorgánicos. Yeso. Vidrio. Reciclaje. Cerámica. Hormigón. Mármol. Granito. Áridos

  • Enviado por: Alberto Ansodi
  • Idioma: castellano
  • País: España España
  • 8 páginas
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Los materiales pétreosson aquellos materiales inorgánicos, naturales o procesados por el hombre que derivan de la roca o poseen una calidad similar a la de ésta, siendo usados casi exclusivamente en el sector de la construcción. Los pétreos corresponden a una de las formas de clasificación de los materiales en general. Estos pueden ser pétreos naturales extraídos directamente de la naturaleza o pétreos artificiales procesados e industrializados por el hombre. Existen, después los materiales pétreos artificiales. En los cuales se encuentran el vidrio y la cerámica

El yeso

El yeso es el producto resultante de la deshidratación total o parcial del aljez o piedra pómez. Esta piedra se muele y se lleva a un horno giratorio en cuyo interior se deshidrata, calcina y cristaliza entre 400º y 500º C, con posterioridad el producto obtenido se enfría y se reduce a polvo en molinos de bolas. Este polvo amasado con agua fragua y endurece con extraordinaria rapidez (mortero de yeso).


Clasificación de los yesos:

*Yeso gris o negro.Se obtiene calcinando la piedra algez en contacto con los combustibles. Los humos y las impurezas (cenizas, carbón, etc...), aparte de las que lleva consigo la piedra de yeso (se emplea un algez con muchas impurezas), ennegrecen el producto. La finura de molido es muy deficiente. Resulta el yeso de peor calidad, por lo que solo se emplea en obras no vistas.

*Yeso blanco.Se obtiene a partir de un algez con pequeñas proporciones de impurezas, después de calcinado y vitrificado es finamente molido hasta el punto de no quedar retenido mas de un 10% en un tamiz de dos décimas de mm. Es muy blanco y en mortero se utiliza para el enlucido de paredes y techos de interiores.

*Yeso escayola. Es un yeso blanco de la mejor calidad, tanto en purezas como en fineza del grano, no quedando retenido más del 1%. En un tamiz de 0.2 mm. Dadas sus características, la escayola se emplea en la fabricación de molduras y placas para la formación de cielos rasos, que a su vez suelen ir decoradas. Ningún tipo de yeso o escayola puede ser utilizado en exteriores por ser solubles en agua. El yeso es el aglomerante artificial más antiguo fue utilizado por egipcios, griegos y romanos.

*Yeso hidráulico.Si, en la operación de cocción, se calienta la piedra de yeso hasta una temperatura entre 800º y 1000º C, se producirá una disociación del sulfato cálcico, y aparecerá cierta cantidad de cal que actúa como acelerador de fraguado. Así se tiene un yeso que fragua debajo del agua, llamado yeso hidráulico.

El Vidrio

Su primer uso, que se remonta a tiempos muy antiguos, era para objetos de bisutería. Añadiéndole diversos minerales durante el fundido se obtenían cuentas de diferentes colores. En la Antigua Roma se inventó el soplado, técnica que permitió la elaboración de recipientes e, incluso, de láminas para ventanas. Sin embargo, la técnica era tan primitiva que las láminas de buena calidad sólo podían ser de pequeño tamaño. En la Edad Media fue ampliamente usado para las vidrieras de las catedrales.

La industria del vidrio experimentó un cambio espectacular a partir del primer cuarto del siglo XIX, gracias al abaratamiento de la producción de la sosa comercial. Este abaratamiento se debió originalmente al método ideado por el químico francés Nicolás Leblanc a finales del siglo XVIII. Desde entonces empezaron a fabricarse vidrios de gran calidad para instrumentos ópticos. También pudo popularizarse su uso, de modo que proliferaron objetos de uso corriente como botellas, vasos, espejos y otros utensilios, con la consiguiente mejoría en la calidad de vida.

Posteriormente, la técnica del fabricación mediante el flotado en piscinas de estaño ha permitido abaratar la producción de planchas de vidrio plano para la construcción, incrementándose sobremanera el uso de este material en las construcciones a partir del último cuarto del siglo XX.

También se emplea en telecomunicaciones (fibra óptica) y como material para utensilios de laboratorio, por ser muy poco reactivo.

Fabricación del vidrio

El vidrio se fabrica a partir de una mezcla compleja de compuestos vitrificantes, como sílice; fundentes, como los álcalis; y estabilizantes, como la cal. Estas materias primas se cargan en el horno de cubeta (de producción continua) por medio de una tolva. El horno se calienta con quemadores de gas o petróleo. La llama debe alcanzar una temperatura muy elevada y por eso el aire de combustión se calienta en unos recuperadores construidos con ladrillos refractarios antes de que llegue a los quemadores. El horno tiene dos recuperadores cuyas funciones cambian alternadamente: uno se calienta por contacto con los gases ardientes mientras que el otro proporciona el calor acumulado al aire de combustión. La mezcla se funde (zona de fusión) a unos 1500 °C y avanza hacia la zona de enfriamiento, donde tiene lugar el recocido. En el otro extremo del horno se alcanza una temperatura de 1200 a 1800 °C. Al vidrio así obtenido se le da forma por laminación o por otro método.

Reciclaje del Vidrio

El vidrio es un material totalmente reciclable y no hay límite en la cantidad de veces que puede ser reprocesado. Al reciclarlo no se pierden las propiedades y se ahorra una cantidad de energía de alrededor del 30% con respecto al vidrio nuevo.

Para su adecuado reciclaje el vidrio es separado y clasificado según su tipo el cual por lo común está asociado a su color, una clasificación general es la que divide a los vidrios en tres grupos: verde, ámbar o café y transparente. El proceso de reciclado luego de la clasificación del vidrio requiere que todo material ajeno sea separado como son tapas metálicas y etiquetas, luego el vidrio es triturado y fundido junto con arena, hidróxido de sodio y caliza para fabricar nuevos productos que tendrán idénticas propiedades con respecto al vidrio fabricado directamente de los recursos naturales. En algunas ciudades del mundo se han implementado programas de reciclaje de vidrio, en ellas pueden encontrarse contenedores especiales para vidrio en lugares públicos.

En ciertos casos el vidrio es reutilizado, antes que reciclado. No se funde, sino que se vuelve a utilizar únicamente lavándolo (en el caso de los recipientes). En acristalamientos, también se puede aprovechar el vidrio cortándolo nuevamente (siempre que se necesite una unidad más pequeña)

La Cerámica

La cerámica es arcilla húmeda a la que se cuece a alta temperatura para que adquiera consistencia

El producto obtenido dependerá de la naturaleza de la arcilla empleada, de la temperatura y de las técnicas de cocción a las que ha sido sometido. Así tenemos:

Materiales cerámicos porosos. No han sufrido vitrificación, es decir, no se llega a fundir el cuarzo con la arena. Su fractura (al romperse) es terrosa, siendo totalmente permeables a los gases, líquidos y grasas. Los más importantes:

-Arcillas cocidas.- De color rojizo debido al óxido de hierro de las arcillas que la componen. La temperatura de cocción es de entre 700 a 1000ºC. Si una vez cocida se recubre con óxido de estaño (similar a esmalte blanco), se denomina loza estannífera. Se fabrican: baldosas, ladrillos, tejas, jarrones, cazuelas, etc.

-Loza italiana.- Se fabrica con arcilla entre amarillenta y rojiza mezclada con arena, pudiendo recubrirse de barniz transparente. La temperatura de cocción varía entre 1.050 a 1070ºC.

-Loza inglesa.- Fabricada de arcilla arenosa de la que se elimina mediante lavado el óxido de hierro y se le añade sílex (25-35%), yeso, feldespato (bajando el punto de fusión de la mezcla) y caolín para mejorar la blancura de la pasta. La cocción se realiza en dos fases:

1) Cocido entre 1200 y 1300ºC.

2) Se extrae del horno y se cubre de esmalte. El resultado es análogo a las porcelanas, pero no es impermeable.

-Refractarios.- Se trata de arcillas cocidas porosas en cuyo interior hay unas proporciones grandes de óxido de aluminio, torio, berilio y circonio. La cocción se efectúa entre los 1300 y los 1600ºC. El enfriamiento se debe realizar lenta y progresivamente para no producir agrietamientos ni tensiones internas. Se obtienen productos que pueden resistir temperaturas de hasta 3000ºC. Las aplicaciones más usuales son:

a) Ladrillos refractarios, que deben soportar altas temperaturas en el interior de hornos.

b) Electrocerámicas: Con las que en la actualidad se están llevando a cabo investigaciones en motores de automóviles, aviones, generadores eléctricos, etc., con vistas a sustituir elementos metálicos por refractarios, con los que se pueden obtener mayores temperaturas y mejor rendimiento.

Materiales cerámicos impermeables. Se los ha sometido a temperaturas bastante altas en las que se vitrifica completamente la arena de cuarzo. De esta manera se obtienen productos impermeables y más duros. Los más destacados:

-Gres cerámico común.- Se obtiene a partir de arcillas ordinarias, sometidas a temperaturas de unos 1300ºC. Es muy empleado en pavimentos.

-Gres cerámico fino.- Obtenido a partir de arcillas refractarias (conteniendo óxidos metálicos) a las que se le añade un fundente (feldespato) con objeto de rebajar el punto de fusión. Más tarde se introducen en un horno a unos 1300 ºC. Cuando esta a punto de finalizar la cocción, se impregnan los objetos de sal marina. La sal reacciona con la arcilla y forma una fina capa de silicoalunminato alcalino vitrificado que confiere al gres su vidriado característico.

-Porcelana. Se obtiene a partir de una arcilla muy pura, denominada caolín, a la que se le añade fundente (feldespato) y un desengrasante (cuarzo o sílex). Son elementos muy duros soliendo tener un espesor pequeño (de 2 a 4 mm), su color natural es blanco o translucido. Para que el producto se considere porcelana es necesario que sufra dos cocciones: una a una temperatura de entre 1000 y 1300 ºC y otra a más alta temperatura pudiendo llegar a los 1800ºC. Teniendo multitud de aplicaciones en el hogar (pilas de cocina, vajillas, etc.) y en la industria (toberas de reactores, aislantes en transformadores, etc.). Según la temperatura se distinguen dos tipos:

Porcelanas blandas. Cocidas a unos 1000 ºC, se sacan se les aplica esmalte y se vuelven a introducir en el horno a una temperatura de 1250ºC o más.

Porcelanas duras. Se cuecen a 1000º C, a continuación se sacan, se esmaltan, y se reintroducen en el horno a unos 1400 ºC o más. Si se decoran se realiza esta operación y luego se vuelven a introducir en el horno a unos 800º

El Hormigón

El hormigónresulta de la mezcla de uno o más conglomerantes (generalmente cemento) con áridos (grava, gravilla y arena), agua y, eventualmente, aditivos y adiciones. El cemento se hidrata en contacto con el agua, iniciándose complejas reacciones químicas que derivan en el fraguado y endurecimiento de la mezcla, obteniéndose al final del proceso un material con consistencia pétrea.

La principal característica estructural del hormigón es que resiste muy bien los esfuerzos de compresión. Habitualmente se usa asociado con el acero, recibiendo el nombre de hormigón armado, comportándose el conjunto muy favorablemente tanto a los esfuerzos de compresión como a los de tracción. Cuando se proyecta un elemento de hormigón armado se establecen las dimensiones, el tipo de hormigón y la cantidad y calidad del acero que hay que colocar en función los esfuerzos que deberá resistir.

Los aditivos se utilizan para modificar las características básicas, existiendo una gran variedad de ellos: colorantes, aceleradores, retardadores de fraguado, fluidificantes, impermeabilizantes, etc. Es un material profusamente utilizado en la construcción

Es un material con buenas características de resistencia ante esfuerzos de compresión. Sin embargo, tanto su resistencia a tracción como al esfuerzo cortante son relativamente bajas, por lo cual se debe utilizar en situaciones donde las solicitaciones por tracción o cortante sean muy bajas.

Para superar este inconveniente, se "arma" el hormigón introduciendo barras de acero, conocido como hormigón armado, permitiendo soportar los esfuerzos cortantes y de tracción con las barras de acero.

El mármol

Se denomina mármola un tipo de roca compacta formada a partir de rocas calizas que, sometidas a elevadas temperaturas y presiones, alcanzan un alto grado de cristalización. El componente básico del mármol es el carbonato cálcico, cuyo contenido supera el 90%; los demás componentes son considerados impurezas, siendo estas las que nos dan gran variedad de colores en los mármoles, y definen su características físicas. Tras un proceso de pulido por abrasión el mármol alcanza alto nivel de brillo natural, es decir sin ceras ni componentes químicos. El mármol se utiliza principalmente en la construcción, decoración y escultura. A veces es translúcido, de diferentes colores, entre los que más frecuentemente se encuentran son: el blanco, marrón, rojo, verde, negro, gris, azul amarillo, y que puede aparecer de coloración uniforme, jaspeado (a salpicaduras), veteado (tramado de líneas) y diversas configuraciones o mezclas ente ellas, más.

  • Con frecuencia otros minerales aparecen juntos a la calcita formando el mármol, como el grafito, clorita, talco, mica, cuarzo, pirita y algunas piedras preciosas como el corindón, granate, zirconita, etc.
  • Ateniéndose al concepto mineralógico, (no al artesanal) sólo se consideran mármoles a los agregados granoso-vítreos, formadas básicamente por carbonato de calcio y con trazas más o menos significativas de carbonato magnésico (mármol dolomítico).
  • En la naturaleza, el mármol, se encuentra en aglomerados irregulares en el seno de la roca cristalina primitiva, (donde forma yacimientos irregulares que con frecuencia resultan ser filones ) y menos frecuentemente formando estratos (en capas).
  • El principal productor de mármol mundial es Novelda, ciudad conocida como El País del Mármol.
  • Es famoso el mármol blanco de Carrara en Italia.
  • Además de los anteriores existe un mármol blanco de gran calidad y con denominación de origen muy valioso y famoso, el cual se encuentra en obras tan importantes como el patio de los leones en la alhambra de granada. Este mármol, es el de Macael, ciudad conocida como "ciudad del oro blanco".

El granito

El granito es una roca plutónica constituida esencialmente por cuarzo, feldespato y normalmente también mica. Es la roca más abundante de la corteza continental. Se produce cuando magma con alto contenido en sílice es creado bajo los continentes por fusión de las rocas que los forman, sometidas estas al calor del manto.

Como este magma contiene menos magnesio incluso que la corteza continental, tiene menor peso específico y por ello asciende a través de esta en unas estructuras características en forma de gota invertida que suelen solidificarse antes de llegar a la superficie. Para que la roca que se forme sea granito es necesario que se solidifique lentamente y a gran presión. El tamaño de los feldespatos es un indicativo de la velocidad de solidificación y, cuanto más grandes son, menor fue esta. Estas estructuras solidificadas aparecen en superficie por la acción de la erosión y son llamadas batolitos. A causa de su gran dureza, es frecuente que terminen siendo la cima de una montaña que se distingue por su típica forma redondeada.

Los áridos

Se llama áridosa los materiales granulares (pequeños trozos de roca) utilizados en la construcción (edificación y obras públicas) y en diversas aplicaciones industriales.

Los áridos, son materias primas minerales fundamentales e imprescindibles para la sociedad. En general, son considerados como materiales baratos, abundantes, situados necesariamente cerca de los centros de consumo, que tienen una composición y textura muy diversas y presentan características muy distintas. Esta diversidad comienza con el tipo de yacimiento y el enclave geológico, y continúan con las técnicas de explotación y procesos de trituración del todo uno que se extrae de la cantera o gravera.

El áridopuede ser:

Origen

Por el proceso mecánico seguido en su fabricación

  • natural
  • secundario (artificial)
  • reciclado
  • de machaqueo
  • redondeado

Los áridosnaturales se pueden obtener:

  • explotando yacimientos detríticos no consolidados, tipo arenas y gravas
  • por trituración de rocas masivas y consolidadas tipo granito, diorita, calizas, cuarcitas

En general los áridosnaturales se agrupan, en cuanto a su origen, en tres grandes familias:

  • Los aluviales, triturados o no.
  • Las calizas
  • Los ígneos y metamórficos

Los áridospueden presentar formas redondeadas (aluviales) o angulosas (materiales triturados); su tamaño responderá a criterios granulométricos relacionados con su utilización, por lo que será necesario su clasificación por tamaños para responder a las necesidades del mercado.

Explotación de los Áridos

La explotación de los áridos se realiza casi siempre a cielo abierto.

La concepción y el diseño de las explotaciones así como la técnica operativa empleada varían cuando se trata de extraer rocas masivas o materiales sin consolidar, en vía seca o en vía húmeda. Sin embargo hay ciertas analogías que se pueden citar dentro de los métodos de explotación empleados

  • Descubierta de las capas no explotables (Cubierta vegetal, estériles y rocas alteradas)
  • Extracción de los materiales

 

    • Extracción de materiales sin consolidar

      • En vía seca, cuando el yacimiento se encuentra por encima del nivel del agua (capa freática o nivel del curso de agua). Se emplea maquinaria minera y de obras públicas como bulldozers, palas cargadoras, retroexcavadoras, atacando el frente de material bien desde arriba, bien desde el pie del mismo, y avanzando la explotación mediante el método denominado minería de transferencia.

      • En vía húmeda, cuando el yacimiento se encuentra por debajo del nivel del agua. Se utilizan, desde la orilla, dragalinas con cables y cuchara o retroexcavadoras (si la profundidad es escasa) y, desde el agua, dragas (en profundidades mayores).
    • Explotación mixta
  • Extracción de materiales consolidados mediante la voladura con explosivos, adoptando grandes medidas de seguridad, para la fragmentación controlada del macizo rocoso y la obtención de un material que se transportará por dumpers o cintas a la planta de tratamiento.
  • Transporte a la planta de tratamiento (generalmente situada en la propia explotación) mediante:
    • Transporte continuo que consiste en cintas transportadoras o, más raramente, tuberías (para sólidos en suspensión)
    • Transporte discontinuo: camiones y dumpers
  • Tratamiento de los áridos para obtener productos terminados aptos para el consumo. Las etapas básicas son:

    • La trituración permite disminuir, en sucesivas fases, el tamaño de las partículas, empleando para ello equipos de trituración de características diferentes, como son los de mandíbulas, los de percusión, los giratorios o los molinos de bolas o de barras. En las arenas y gravas de origen aluvial, únicamente se trituran los tamaños superiores y por lo tanto el número de etapas de trituración suele ser inferior.

    • Intercalados entre las etapas de trituración, aparecen los equipos de clasificación que permiten seleccionar el tamaño de las partículas separándolas entre las que pasan y las que no pasan, lográndose áridos de todos los tamaños posibles, en función de la demanda del mercado.
    • Las operaciones de desenlodado, lavado o desempolvado del material permiten obtener áridos limpios para responder a las necesidades de ciertas aplicaciones la industria ya que la presencia de lodos, arcillas o polvos mezclados con el árido o envolviendo a las partículas puede alterar la adherencia con los ligantes (cemento, cal, compuestos bituminosos u otros) e impedir una correcta aplicación.
  •  En las etapas de almacenamiento y envío, gracias al control del proceso, se dispone ya de productos de calidad que responden a criterios bien precisos como son: 

    • La naturaleza de los áridos que es función del yacimiento

    • Las características morfológicas del grano caras de fractura, redondez, lajosidad
    • La granulometría precisa o la fracción granulométrica. 


El productor puede componer entonces las mezclas con las proporciones que precise el cliente en función de la aplicación. Los áridos, diferenciados por sus características, se almacenan en silos o en apilamientos a la intemperie o cubiertos (menos frecuente), evitando la segregación y la contaminación.