MATERIALES NO FERROZOS

ARCILLAS

La arcilla es una roca sedimentaria descompuesta constituida por

agregados de silicatos de aluminio hidratados, procedentes de la
descomposición de rocas que contienen feldespato, como el granito.
Presenta diversas coloraciones según las impurezas que contiene, desde el
rojo anaranjado hasta el blanco cuando es pura.
Físicamente se considera un coloide, de partículas extremadamente
pequeñas y superficie lisa. El diámetro de las partículas de la arcilla es
inferior a 0,002 mm. En la fracción textural arcilla puede haber partículas
no minerales, los fitolitos. Químicamente es un silicato hidratado de
alúmina.
Se caracteriza por adquirir plasticidad al ser mezclada con agua, y también
sonoridad y dureza al calentarla por encima de 800 °C. La arcilla
endurecida mediante la acción del fuego fue la
primera cerámica elaborada por los seres humanos, y aún es uno de los
materiales más baratos y de uso más amplio. Ladrillos, utensilios de
cocina, objetos de arte e incluso instrumentos musicales como
la ocarina son elaborados con arcilla. También se la utiliza en muchos
procesos industriales, tales como en la elaboración de papel, producción
de cemento y procesos químicos.
Las arcillas se pueden clasificar de acuerdo con varios factores. Así,
dependiendo del proceso geológico que las originó y a la ubicación
del yacimiento en el que se encuentran, se pueden clasificar en:

 Arcilla primaria: se utiliza esta denominación cuando el yacimiento

donde se encuentra es el mismo lugar en donde se originó. El caolín es
la única arcilla primaria conocida.
 Arcillas secundarias: son las que se han desplazado después de su
formación, por fuerzas físicas o químicas. Se encuentran entre ellas el
caolín secundario, la arcilla refractaria, la arcilla de bola, el barro de
superficie y el gres.
Si atendemos a la estructura de sus componentes, se distinguen las arcillas
filitenses y las arcillas fibrosas.
También se pueden distinguir las arcillas de acuerdo con su plasticidad.
Existen así las arcillas plásticas (como la caolinita) y las poco plásticas
(como la esméctica, que absorbe las grasas).
Por último, hay también las arcillas calcáreas, la arcilla con bloques (arcilla,
grava y bloques de piedra de las morrenas), la arcilla de descalcificación y
las arcillitas (esquistos arcillosos).
Los minerales de la arcilla se suelen definir según composiciones químicas
idealizadas La cantidad de sílice (SiO2) en la fórmula es una determinante
clave en la clasificación de los minerales de la arcilla

 Grupo de la caolinita: incluye los

minerales caolinita, dickita, haloisita y nacrita
 Algunas fuentes incluyen al grupo serpentinas por sus similitudes
estructurales
 Grupo de la esmectita:
incluye pirofilita, talco, vermiculita, sauconita, saponita, nontronita, mo
ntmorillonita
 Grupo de la illita: incluye a las micas arcillosas. La illita es el único
mineral
 Grupo de la clorita: incluye una amplia variedad de minerales similares
con considerable variación química
Los minerales de la arcilla son filosilicatos de aluminio hidratados a veces
con cantidades variables de hierro, magnesio, metales, tierras alcalinas y
otros cationes Los minerales de la arcilla son en general microscópicos. En
la naturaleza los minerales de la arcilla son importantes componentes de
la lutita y de los suelos. Se originan a partir de la
meteorización o alteración hidrotermal de feldespatos, piroxenos y micas.
También se le llama arcilla a algunos materiales plásticos y a partículas de
tamaño igual o menor a 2 micrómetros que es el tamaño único o más
común de todos los minerales de arcilla.

Arcilla de bola
Se denomina arcilla de bola a una arcilla con mucha plasticidad y
poco calcio que se extraía manualmente, a finales del siglo XIX, de los
campos del sur de Inglaterra. Su nombre procede de las bolas que hacían
los mineros para facilitar su extracción.
 CEMENTO
El cemento es un conglomerante formado a partir de una mezcla
de caliza y arcilla calcinadas y posteriormente molidas, que tiene la
propiedad de endurecerse al contacto con el agua. El producto resultante
de la molienda de estas rocas es llamada Clinker y se convierte en
cemento cuando se le agrega una pequeña cantidad de yeso para que
adquiera la propiedad de fraguar al añadirle agua y endurecerse
posteriormente. Mezclado con agregados pétreos (grava y arena) y agua,
crea una mezcla uniforme, maleable y plástica que fragua y se endurece,
adquiriendo consistencia pétrea, denominada hormigón (en España, parte
de Suramérica y el Caribe hispano) o concreto (en México, Centroamérica
y parte de Sudamérica). Su uso está muy generalizado
en construcción e ingeniería civil.

Tipos de cemento
Se pueden establecer dos tipos básicos de cemento:

1. de origen arcilloso: obtenidos a partir de arcilla y piedra caliza en

proporción 1 a 4 aproximadamente.
2. de origen puzolánico: la puzolana del cemento puede ser de origen
orgánico o volcánico.
Desde el punto de vista químico se trata en general de una mezcla de
silicatos y aluminatos de calcio, obtenidos a través del cocido de calcáreo,
arcilla y arena. El material obtenido, molido muy finamente, una vez que
se mezcla Conagua se hidrata y solidifica progresivamente. Puesto que la
composición química de los cementos es compleja, se utilizan
terminologías específicas para definir las composiciones.
El cemento portland
El más utilizado como aglomerante para la preparación del hormigón es el
cemento portland, producto que se obtiene por la pulverización
del Clinker portland con la adición de una o más formas de yeso (sulfato de
calcio). Se admite la adición de otros productos siempre que su inclusión
no afecte las propiedades del cemento resultante. Todos los productos
adicionales deben ser pulverizados conjuntamente con el clinker. Cuando
el cemento portland es mezclado con el agua, se obtiene un producto de
características plásticas con propiedades adherentes que solidifica en
algunas horas y endurece progresivamente durante un período de varias
semanas hasta adquirir su resistencia característica. El proceso de
solidificación se debe a un proceso químico llamado hidratación mineral.
Con el agregado de materiales particulares al cemento (calcáreo o cal) se
obtiene el cemento plástico, que fragua más rápidamente y es más
fácilmente trabajable. Este material es usado en particular para el
revestimiento externo de edificios.
Normativa
La calidad del cemento portland deberá estar de acuerdo con la
norma ASTM C- 150. En Europa debe estar de acuerdo con la norma EN
197-1. En España los cementos vienen regulados por la Instrucción para
recepción de cementos RC-08, aprobados por el Real Decreto 956/2008 de
6 de junio y en Guatemala por COGUANOR.
Cementos portland especiales
Los cementos portland especiales son los cementos que se obtienen de la
misma forma que el portland, pero que tienen características diferentes a
causa de variaciones en el porcentaje de los componentes que lo forman.
Portland férrico
El portland férrico está caracterizado por un módulo de fundentes de 0,64.
Esto significa que este cemento es muy rico en hierro. En efecto se
obtiene introduciendo cenizas de pirita o minerales de hierro en polvo.
Este tipo de composición además de una mayor presencia de óxido
ferroso, una menor presencia de Alcalinos cuya hidratación es la que
desarrolla más calor. Por este motivo estos cementos son particularmente
apropiados para ser utilizados en climas cálidos. Los mejores cementos
férricos son los que tienen un módulo calcáreo bajo. Puesto que la cal
libre es el componente mayormente atacable por las aguas, estos
cementos son más resistentes al agua que el plástico.

Cementos blancos
Contrariamente a los férricos, los cementos blancos tienen un módulo de
fundentes muy alto. Estos contienen por lo tanto un porcentaje bajísimo
en Hierro EI color blanco es debido a la falta del hierro que le da una
tonalidad grisácea al Portland normal y un gris más oscuro al cemento
férrico. La reducción del hierro es compensada con el agregado
de fluorita y de criolita, necesarios en la fase de fabricación en el horno.

Cemento puzolánico
Se denomina puzolana a una fina ceniza volcánica, su nombre deriva de la
localidad de Pozzuoli, en las proximidades de Nápoles, en las faldas
del Vesubio. En Guatemala se extrae del volcán de Fuego por su actividad
a lo largo de los últimos 50 años.

Propiedades generales del cemento

 Buena resistencia al ataque químico.

 Resistencia a temperaturas elevadas. Refractario.
 Resistencia inicial elevada que disminuye con el tiempo.
 Se ha de evitar el uso de armaduras. Con el tiempo aumenta la
porosidad.
 Uso apropiado para bajas temperaturas por ser muy exotérmico.

ÓXIDO DE CALCIO
La cal (también llamada cal viva) es un término que designa todas las
formas físicas en las que puede aparecer el óxido de calcio. Se obtiene
como resultado de la calcinación de las rocas calizas o dolomías.
La cal se ha usado desde la más remota antigüedad como conglomerado
en la construcción, también para pintar muros y fachadas de los edificios
construidos con adobes o bambú típico en las antiguas viviendas
mediterráneas. En Centroamérica es una práctica muy común en casas
ubicadas en los altiplanos de las diferentes regiones por su accesibilidad al
mismo.
La cal es una sustancia alcalina constituida por óxido de calcio, de color
blanco o blanco grisáceo, que al contacto del agua se hidrata o apaga, con
desprendimiento de calor, y mezclada con arena forma una argamasa
o mortero de cal.
Cal hidráulica
La cal hidráulica es aquella que puede fraguar y endurecer con o sin
presencia de aire, incluso bajo el agua. Se produce por calcinación de
piedras calizas en cuya composición entra alrededor del 20 % de arcilla, y
que pulverizada y mezclada con agua, fragua como el cemento. La cal
hidráulica es un cemento natural – sus siglas en inglés son NHL (Natural
Hydraulic Lime). La cal hidráulica contiene, además del carbonato cálcico,
alrededor de un 20-25 % de aluminatos, arcillas y silicatos. La cal con
propiedades hidráulicas, cuando se amasa y se mezcla adecuadamente
con áridos y agua, forma un hormigón que conserva su habilidad de
trabajo durante un tiempo suficiente y después de períodos determinados
alcanza una resistencia específica y una estabilidad de volumen a largo
plazo. Tiene la propiedad de fraguar y endurecer cuando se mezcla con
agua y por reacción con el dióxido carbono del aire.

YESO MINERAL
El yeso, piedra de yeso, yeso crudo, yeso natural, es un
mineral compuesto de sulfato de calcio hidratado; también es una roca
sedimentaria de origen químico. Son minerales muy comunes y pueden
formar rocas sedimentarias mono estructurales.
El yeso mineral cristaliza en el sistema monoclínico, en cristales de forma
prismática; de forma rómbica con aristas biseladas en las caras. A veces
grandes, en punta de flecha y en punta de lanza; también en masas y
agregados. Con frecuencia fácilmente exfoliable; puede ser translúcido,
incoloro, blanco, grisáceo, amarillento, rojizo o incluso negro.

Usos del yeso triturado

 El yeso triturado se usa para mejorar las tierras agrícolas, pues su

composición química, rica en azufre y calcio, hace del yeso un
elemento de gran valor como fertilizante de los suelos, empleando el
mineral pulverizado para que sus componentes se puedan dispersar en
el terreno.

 Una de las aplicaciones más recientes del yeso es la "remediación" de

suelos, esto es, la eliminación de elementos contaminantes de los
mismos, especialmente metales pesados.

 Se utiliza para obtener ácido sulfúrico.

 Se usa como material fundente en la industria cerámica.

 El polvo se emplea en los procesos de producción del cemento

Portland, donde actúa como elemento retardador del fraguado.

 El yeso es la materia prima que cocida en hornos especiales, sirve para

obtener el yeso que se utiliza en la construcción, profusamente usado
en albañilería como pasta de agarre y de juntas.

 También se utiliza para obtener estucados, paneles de yeso

prefabricados y escayolas.

VIDRIO
El vidrio es un material inorgánico duro, frágil, transparente y amorfo que
se encuentra en la naturaleza, aunque también puede ser producido por el
ser humano. El vidrio artificial se usa para
hacer ventanas, lentes, botellas y una gran variedad de productos. El vidrio
es un tipo de material cerámico amorfo.
El vidrio se obtiene a unos 1500 °C a partir de arena de sílice, carbonato de
sodio y piedra caliza.
En muchos países de habla hispana del mundo, el término «cristal» es
utilizado frecuentemente como sinónimo de vidrio.

Estado vítreo
Tradicionalmente se ha considerado que la materia podía presentarse
bajo tres formas: la sólida, la líquida y la gaseosa.
Los cuerpos en estado vítreo se caracterizan por presentar un aspecto
sólido con cierta dureza y rigidez y que ante esfuerzos externos
moderados se deforman de manera generalmente elástica. Sin embargo,
al igual que los líquidos, estos cuerpos son ópticamente isótropos,
transparentes a la mayor parte del espectro electromagnético de
radiación visible.
Todas estas propiedades han llevado a algunos investigadores a definir el
estado vítreo no como un estado de la materia distinto, sino simplemente
como el de un líquido subenfriado o líquido con una viscosidad tan alta
que le confiere aspecto de sólido sin serlo.
Vidrios comunes
Se denomina sílice a un óxido de silicio. Se presenta en estado sólido
cristalino bajo diferentes formas. Las más conocidas son el cuarzo (la más
frecuente y estable a temperatura ambiente), la cristobalita y
las tridimitas, cada una de ellas estable a partir de una temperatura
perfectamente determinada.
Cuando se calienta el cuarzo lentamente, este va pasando por distintas
formas hasta alcanzar su punto de fusión a 1723 °C. A esta temperatura se
obtiene un líquido incoloro y muy viscoso que, si se enfría con relativa
rapidez, se convierte en una sustancia de naturaleza vítrea a la que se
suele denominar vidrio de cuarzo.
Este vidrio de cuarzo presenta un conjunto de propiedades de gran
utilidad y de aplicación en múltiples disciplinas: en la investigación
científica, tecnológica, en la vida doméstica y en general en todo tipo de
industria. Se destacan como más relevantes las siguientes:

1. Gran resistencia al ataque por agentes químicos, por lo que

es muy utilizado como material de laboratorio.
2. Su índice de refracción a la radiación electromagnética visible
es 1,4589, lo que le hace apto para instrumentos ópticos en
general.
3. Su resistividad eléctrica es del orden de los 10 ohm/cm en
condiciones normales lo que le convierte en uno de los
mejores aislantes eléctricos conocidos, con todas las
aplicaciones que de ello se derivan en la industria moderna.
4. La absorción de la radiación electromagnética del vidrio de
cuarzo muestra una gran transparencia a la luz visible, así
como en las bandas correspondientes al espectro
ultravioleta, lo que le hace especialmente apto para la
fabricación de lámparas y otros instrumentos generadores de
este tipo de radiación.
Vidrios de silicato sódico
Con el fin de obtener un producto con propiedades similares a las del
vidrio de cuarzo a temperaturas alcanzables por medios técnicamente
rentables, se produce un vidrio de silicato sódico al que se le añaden otros
componentes que le hagan más resistente mecánicamente, inerte a los
agentes químicos a temperatura ambiente —muy particularmente al
agua— y que guarden su transparencia a la luz, al menos en el espectro
visible.
Estos componentes son metales alcalinotérreos, en particular magnesio,
calcio o bario, además de aluminio y otros elementos en menores
cantidades, algunos de los cuales aparecen aportados como impurezas por
las materias primas (caso del hierro, el azufre). Las materias primas que se
utilizan para la elaboración de vidrios de este tipo se escogen entre
aquellas que presenten un menor costo:

Utilidades del vidrio

Las principales características del vidrio (su transparencia y su dureza), a
pesar de las restricciones impuestas por su principal limitación (su
fragilidad), lo convierten en un elemento imprescindible en
numerosísimas aplicaciones, formando por sí mismo un grupo de
materiales de una enorme importancia económica.

Fachadas
En las fachadas convencionales el vidrio sigue manteniendo su papel
preponderante en las ventanas, integrado en distintos tipos de
carpinterías (desde la madera, acero, aluminio y PVC), con vidrios sencillos
o vidrios dobles separados por una capa confinada de aire. Estos vidrios
normalmente son sometidos a determinados procesos que mejoran sus
propiedades de aislamiento térmico y acústico; y su capacidad de
atenuación de la luz exterior.
Interiores
Elemento primordial en la decoración del hogar y oficinas. Gracias a su
elegancia, transmisión de la luz exterior y su transparencia, el vidrio hace
que los espacios se conviertan en amplios y limpios.
Además, al tener distintos colores y texturas, el vidrio se puede utilizar de
formas numerosas en infinidad de elementos, tales como:

 Mamparas de baño
 Mamparas divisorias
 Espejos
 Revestimiento de paredes
 Barandillas
 Cortinas
 Vitrinas
 Mesas
 Vidrieras

Aislamiento térmico y acústico, Parabrisas, Envases. Producción de

energía, Óptica