La cal se encuentra en la naturaleza en forma de piedra caliza, que contiene principalmente carbonato cálcico CO3Ca. Éste, sometido a un aumento de temperatura a unos 900ºC teóricos, se descompone químicamente en óxido de cal, liberando a la atmósfera dióxido de carbono mediante una reacción endotérmica. Esta temperatura de calcinación dependerá también de la presión atmosférica a la que se encuentre la muestra y el contenido de CO2 presente en el aire.

CO3Ca + ?T --> CO2 + CaO


Obtenemos así el óxido de cal, también denominado cal viva. Se trata de un material dispuesto en terrones esponjosos de 0,5 kg/dm3 de densidad aparente y unos 2,3 kg/dm3 de densidad real. El óxido cálcico debe ser extinguido, apagado o matado, añadiendo agua, obteniéndose así hidróxido cálcico mediante una reacción exotérmica que en contacto con tejidos orgánicos produce cauterizaciones.

 

CaO + H2O --> Ca(OH)2


Se trata de una reacción exotérmica, donde el compuesto aumenta su temperatura típicamente por encima de los 100ºC, evaporándose así parte del agua añadida.


Según la cantidad de agua aportada obtendremos cal aérea en polvo, en pasta o en lechada, que se aplicará mediante diferentes técnicas según el caso.


Una vez colocado el compuesto en obra, éste entra en contacto con el dióxido de carbono del ambiente, recarbonatándose y adquiriendo de nuevo la composición de carbonato cálcico.

 

Ca(OH)2 + CO2 --> CO3Ca + H2O


Esta última reacción se produce muy lentamente. La velocidad de reacción depende de distintos factores como la humedad ambiente, la red porosa del compuesto, etc. Este proceso puede durar horas, días o incluso años. Además, el fraguado no se produce si el amasado está en contacto con el agua debido a la dificultad de acceso del CO2. El fraguado también produce una disminución de volumen o retracción que debe tenerse en cuenta.

Briguz y Bru (Briguz, 1738) mencionó un tipo de cal que se producía en la región de Metz, que se caracterizaba por tener un tiempo de apagado inferior, endureciendo en tan solo un año de tal forma, que solo se podía usar en obra como canto. La forma de apagar esta cal era en fosa, cubierta totalmente de arena, echándole agua con la mano, en varias ocasiones. Esta cal se va deshaciendo poco a poco, sin que salga humo. La calidad del mortero que se obtenía era tan buena que éste se empleaba para hacer las cavas y sótanos de Metz.

 

A estas reacciones se las llama ciclo químico de la cal aérea por ser un proceso en el cual el material de inicio y el resultado final son químicamente idénticos. Alguna de sus propiedades, en cambio, habrán variado durante este proceso.


Cuando la piedra caliza inicial contiene impurezas arcillosas en cantidades superiores al 5, 10 o 20% según los autores, las reacciones químicas que se producen varían respecto a las descritas anteriormente.


A una temperatura aproximada de 700ºC se descomponen los silicatos que constituyen la arcilla obteniéndose así óxido de sílice (SiO2).


A una temperatura que oscila entre los 850 y los 900ºC se descompone el carbonato cálcico (CO3Ca).


Aumentando la temperatura de calcinación hasta 1200ºC se produciría una reacción entre estos componentes arcillosos y el carbonato cálcico. El proceso térmico deja libres moléculas de óxido de cal mientras que otras reaccionan con los elementos arcillosos, formándose así la denominada cal hidráulica.

 

CO3Ca + (SiO2)a(Al2O3)b(H2O)c + Q

 

CaO + (SiO2)a(CaO)b+(Al2 O3)c(CaO)d +CO2+H2O


Los coeficientes (a, b, c, d) no son constantes, ya que dependen de la proporción de arcillas así como de la composición de éstas en cada caso.


La cal hidráulica tiene la propiedad de fraguar a mayor velocidad que la cal aérea, además de poder hacerlo en contacto con el agua. A esta propiedad se la llama hidraulicidad.

 

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