Yeso en construcción: tipos, calcinación, fraguado y propiedades

Yeso: naturaleza y composición

Naturaleza

El yeso se presenta en la naturaleza bajo distintas formas:

• CaSO₄·2H₂O (dihidrato): piedra de yeso (masas cristalinas mixtas), selenita (monoclínica), sericolita (yeso fibroso) y alabastro yesoso (granular).
• CaSO₄ (anhidrita natural): aparece coexistiendo con la piedra de yeso.

Utilidad en construcción

Se emplea para unir materiales o elementos constructivos y para la protección de paramentos internos o externos: revoques, enlucidos, pavimentos, suelos o techos, y decoración.

Sistema CaSO₄·H₂O

• Dihidrato: CaSO₄·2H₂O
• Hemihidrato: CaSO₄·1/2H₂O
• Anhidro: CaSO₄

Materia prima (CaSO₄·2H₂O) pierde agua → CaSO₄·1/2H₂O → yeso (fabricado) → (H₂O) → CaSO₄·2H₂O (cristalizado) ← proceso de fraguado y endurecimiento de la pasta.

Calcinación

Objetivo: obtener hemihidrato a partir de dihidrato.

Fases

• 1.ª cocción: CaSO₄·2H₂O → 125 °C → CaSO₄·1/2H₂O (A)
• 2.ª cocción: CaSO₄·1/2H₂O → 180 °C → CaSO₄ (B)
• Fraguado: B(A) + H₂O → CaSO₄·2H₂O

Fraguado del yeso

a) Teoría cristaloide (Le Chatelier)

Disolución → cristalización: CaSO₄·1/2H₂O → CaSO₄·2H₂O (precipitado).

b) Teoría coloidal (Michaelis)

Disolución → formación de gel → cristalización.

El yeso es un conglomerante de fraguado rápido.

Propiedades del yeso

• Solubilidad: poco soluble en agua dulce (10 g/l a temperatura ambiente); más soluble en agua salada. En exteriores necesita impermeabilizantes.
• Finura de molido: mayor grado de división → mayor calidad.
• Resistencia mecánica: baja. El yeso reforzado puede llevar fibras (vidrio), varillas o tejidos.

Velocidad de fraguado y factores que influyen

• a) A mayor tiempo de amasado, menor tiempo de fraguado; a más agua, más tiempo de fraguado.
• b) Temperatura del agua de amasado: entre 40 °C y 60 °C produce fluidez de la masa; a menos de 40 °C, fraguado rápido.
• c) Tamaño de partícula: la velocidad de disolución depende del grado de división.
• d) Acelerantes y retardantes.

Efectos retardadores y aceleradores

El proceso de fraguado engloba: 1) disolución del hemihidrato; 2) formación de la masa coloidal; 3) cristalización del dihidrato.

Disolución → masa coloidal → cristalización.

Generalidades sobre los catalizadores

Clasificación:

• Acelerantes: todos los sulfatos SO₄^2- (excepto de Fe), ácidos H₂SO₄, HCl, HNO₃, nitratos (NO₃^-), cloruros (Cl^-), Br^-, alcalinos y de NH₄⁺.
• Retardantes:
  • Grupo 1 (afectan a la disolución): glicerina, alcohol, acetona, éter, azúcar, sosa.
  • Grupo 2 (afectan a la coagulación del coloide): queratina, caseína, albúmina.
  • Grupo 3 (afectan a la cristalización): acetato cálcico, carbonatos cálcicos y magnésicos.

Tipos de yeso

A) En función de la temperatura de deshidratación

1. CaSO₄·2H₂O → T < 170 °C → CaSO₄·1/2H₂O: yeso cocido (hidratable).
2. CaSO₄·1/2H₂O → 130–300 °C → CaSO₄: anhidrita soluble (también hidratable).
3. CaSO₄ → 525 °C → CaSO₄: también hidratable.
4. CaSO₄ → 600 °C → CaSO₄: anhidrita insoluble (yeso muerto, no hidrata).
5. CaSO₄ → 800–1000 °C → CaSO₄ + CaO: yeso hidráulico (grandes resistencias, fragua bajo agua).

Otros yesos obtenidos a alta temperatura (800–1000 °C)

• 1) Cemento Keene: producto inicial CaSO₄; 1.º inmersión en AlK(SO₄)₂·12H₂O (aq); 2.º calcinación a 1000 °C.
• 2) Cemento Parian (CaSO₄): 1.º inmersión en Na₂B₄O₇·10H₂O (bórax); 2.º calcinación a 1000 °C.

Propiedades de ambos cementos: fraguado lento, admiten áridos para dar mortero y tienen gran dureza superficial. Aplicaciones: acabados de obra y enlucidos, revestimiento de muros internos y externos.

B) En función del porcentaje de hemihidrato (yesos comerciales)

• Yeso negro: obtención a partir de piedras de yeso de altas impurezas, en hornos rudimentarios (se cuece con cenizas). Contenido mínimo del 50 % en peso de hemihidrato. Aplicación: obra que no quede a la vista (bóvedas tabicadas).
• Yeso blanco: obtención a partir de piedras de yeso de mayor pureza. Contenido mínimo del 60 % en peso de hemihidrato. Debe estar mejor molido que el negro. Aplicación: trabajos de acabado, enlucidos y blanqueos.
• Yeso cernido: tamaño de grano comprendido entre el blanco y la escayola. Aplicación similar a la escayola.
• Escayola: yeso de mejor calidad. Obtención por métodos que evitan el contacto de la materia prima con los gases de combustión. Contenido mínimo del 80 % en peso de hemihidrato. Aplicación: estética (muele más finamente que los yesos blancos y negros), molduras y estucados finos (decoración interior y acabados).
• Estuco: escultura y decoración.