Práctica nº 4: Fraguado del yeso.

1. Objetivos

Estudiar la modificación en el tiempo de fraguado (endurecimiento) del yeso al modificar la temperatura del agua del amasado y la concentración de aditivos.   

2. Fundamento

El tiempo de fraguado de una muestra amasada de yeso se define como, el tiempo transcurrido entre el momento en que un corte con un cuchillo de una galleta separe totalmente las dos mitades de ésta  (inicio del fraguado) y el momento en el que no se deje huella con un dedo (fin del fraguado).   

Sobre el tiempo de fraguado influyen multitud de variantes: El grado de cocción del material, la temperatura del agua de amasado, el grado de agitación de la mezcla, la suma de aditivos...  

El uso de aditivos tiene su explicación; en el caso del uso de acelerantes se debe a la necesidad de disminuir el tiempo de fraguado para reducir el tiempo de espera, cuando la cantidad de yeso es pequeña o no necesitamos esperar ( fabricación de moldes de perfiles). En el caso de los retardantes se debe a la necesidad de aumentar el tiempo de fraguado y, de este modo tener tiempo suficiente para “trabajar” el yeso. Suelen utilizarse retardantes cuando la cantidad de yeso a trabajar es importante.  

Un acelerante disminuye el tiempo de fraguado pero perjudica la consistencia del yeso, ya que éste pierde menor cantidad de agua que en un fraguado “normal”. Crea “núcleos” donde el material se concentra con mayor facilidad.  

Un retardante nos aumenta el tiempo de fraguado y mejoran la consistencia del yeso. El fraguado se produce más lentamente. Dispersa algunos núcleos de yeso en el fraguado con lo que le “cuesta” más fraguar. 

3. Materiales y reactivos

• Materiales:

- Vaso de precipitados de 500ml.

- Superficie no porosa (losa)

- Varilla de vidrio.

- Cucharilla.

- Cronómetro.

- Balanza de granatario.

• Reacivos:

- Agua.

-Yeso.

- Sal.

4. Medidas de seguridad

Ficha de seguridad NaCl
Ficha de seguridad de yeso (según fabricante)

Medidas de seguridad generales:

- No tirar el yeso al fregadero.
- Tirar el yeso a un cubo especial.
- Llevar el pelo recogido.
- Usar calzado adecuado.
- No dejar secar el yeso en los vasos de precipitados.
- Recoger el yeso una vez seco y tirarlo.

5. Procedimiento

Se van a utilizar 50 g de muestra de yeso al que se añadirá 50 g de agua a diferentes temperaturas. 10ºC, T ambiente, 30ºC, 40ºC, 50ºC. Además se ensayará la adición de cantidades variables de acelerante sobre 5 muestras de yeso  agua a temperatura ambiente, para ello se utilizará una sal (NaCl ó AlCl3).  

Se pesan los 50 g de agua (en el caso del acelerante se añade sobre el agua antes de añadir el material) y sobre ésta se va espolvoreando el yeso hasta los 50 g. En este momento se conecta el cronómetro y seguidamente y sin perder tiempo se inicia la agitación en círculos de forma que se realicen aproximadamente 2 vueltas por segundo.   

Se agitará la mezcla durante un minuto con la cucharilla y se fabricará, dejando caer con cuidado el amasado, una sola galleta.  
Se tomará el inicio del fraguado cuando se corte totalmente la galleta. El final del fraguado cuando no se deje marca con el dedo.  
Las cantidades de acelerante en los ensayos serán 1, 3, 5, 7 y 9 g sobre los 50 g de agua y los 50 g de yeso.   

6. Datos experimentales

Fraguado con aditivo:

To Ti Tf 1% 0 3,5 8 3% 4 7 12 5% 7,5 11 24,5 7% 12,5 19 30 9% 16 30,5 60
Fraguado según temperatura: T (ºC) To Ti Tf 10ºC 33 39 50 25ºC 0 5 28 30ºC 19,3 4,3 53,3 40ºC 16 22 53,3 50ºC 12 19,3 60

7. Resultados experimentales

G4	(Alex B/ Alex H)
% (NaCl)	to (min)	ti fraguado(min)	tf fraguado (min)		inicio de fraguado		tiempo fraguado
1	0	3,5	8		3,5		4,5
3	4	7	12		3		5
5	7,5	11	24,5		3,5		13,5
7	12,5	19	30		6,5		11
9	16	30,5	60		14,5		29,5

G4	AlexB/AlexH
T (ºC)	to (min)	ti fraguado(min)	tf fraguado (min)		inicio de fraguado		tiempo fraguado
10	33	39	50		6		11
25	0	5	28		5		23
30	19,3	24,3	53,3		5		34
40	16	22	53,3		6		31,3
50	12	19,3	60,06		7,3		40,76

8. Observaciones

Cuando añadimos el aditivo de NaCl, la pasta final cambia dependiendo del % que añadamos.

- Para un 1% la textura es suave y la masa se resquebraja al cortarla.
- Para un 3% la textura es mas rugosa.
- Para un 5% la textura es más rugosa que la anterior, además se aprecian grumos.
- Para un 7% la textura sigue siendo rugosa y el color de la masa es más oscuro.
- Para un 9% la textura es muy rugosa con muchos grumos y al intentar cortar la masa se resquebraja en forma como de arena.

Es curioso que en la gráfica de la temperatura, a 30ºC tarde más en fraguar que a 40ºC ya que la gráfica es ascendente. También me llama la atención que para un 7% de NaCl tarde menos en fraguar que para 5%, podría deberse a que el tiempo no se apuntó bien al no estar muy atento. Por lo general, cuanto más aditivo añadamos, más tiempo tarda en fraguar.

9. Conclusiones

A la hora de añadir aditivos, por lo general, cuanto más aditivo añadamos, más tarda en fraguar el yeso. Se supone que el NaCl es un aditivo que sirve como acelerador del fraguado, pero en este caso no se da así excepto para el dato "anómalo" del 7% que tarda menos en fraguar que para un 5%, pero puede ser debido a un fallo del cronómetro o de personal.
Esto podría explicarse si pensamos en el tipo de yeso que hemos usado. Hemos usado yeso de un bote, que según el profesor, es una mezcla de yesos. Seguramente tenga alguna contaminación porque los datos dados no son normales. El aditivo debería acelerar el fraguado hasta un porcentaje pero no aumentar el tiempo continuamente.

Para la temperatura hemos obtenido unos resultados que al parecer pueden ser ciertos ya que al aumentar la temperatura, aumenta el tiempo de fraguado. Lo único malo ha sido que para 40ºC el tiempo es menor que para 30%, a partir de 40ºC sigue igual. El dato anómalo en 30ºC podría deberse a un fallo de personal o, como he dicho, el tipo de yeso ya que en realidad era una mezcla de ellos incluso podría tener una contaminación. 

Que al aumentar la temperatura el tiempo de fraguado suba, podría explicarse por la dinámica molecular ya que, al aumentar la temperatura, aumenta el movimiento de las partículas, lo que hace que les cueste más estabilizarse. Al disminuir la temperatura ocurre el caso contrario, las moléculas tienen menos movimiento y por tanto les es más fácil estabilizarse para poder fraguarse. 
El caso es que el fraguado del yeso depende de la humedad que este tiene.Cuando aumentamos la temperatura las moléculas de agua se mueven más rápido y por tanto pasan a estado gas en menos tiempo que a menos temperatura, lo que influye en el fraguado ya que la muestra va perdiendo humedad y por tanto secarse y fraguar.