DESARROLLO DE PASTAS PARA FACHADAS CON BASE DE RESINA Y MATERIALES PÉTREOS

Transcripción

1 DESARROLLO DE PASTAS PARA FACHADAS CON BASE DE RESINA Y MATERIALES PÉTREOS El proyecto desarrollo de pastas para fachadas con base de resina y materiales pétreos es el producto de los estudios realizados por los alumnos y profesores del Departamento de Sistemas Constructivos Asistidos por Computadora del Centro de Estudios Walter Cross Buchanan, para encontrar un material que reúna condiciones apropiadas para ser utilizado en las fachadas y muros exteriores de viviendas que satisfaga la condición de ser resistente a la intemperie y los agentes atmosféricos, con un costo accesible a las clases sociales de menos recursos y que al mismo tiempo permita que los alumnos que cursan la materia en el quinto semestre de la especialidad realicen las prácticas contempladas en el programa de estudios de la especialidad con un producto de su propia elaboración y sin depender de los que se encuentran en el mercado. DESCRIPCIÓN: Pasta: mezcla de un aglomerante con agua. Materiales aglomerantes: son aquellos que finamente pulverizados y mezclados con agua tienen la propiedad de adherirse a otros formando un conjunto que, una vez endurecido, adquiere consistencia pétrea (como por ejemplo, el cemento, la cal etc.) La PASTA, compuesta de Cemento Portland y agua, une a los agregados para formar una masa semejante a una roca pues la PASTA endurece debido a la reacción química entre el Cemento y el agua. El producto final fue una pasta compuesta por arena azul grado fino de 0 a 2 mm, aglomerantes hidrocarbonatos, un sellador mineral, colorantes para cemento (cemix) mezclados con agua. Metodología. Se realizó un análisis de los materiales con características adecuadas para la elaboración de una pasta resistente a los fenómenos naturales a que son expuestas las fachadas de una vivienda. Con base en los análisis realizados se determinó que los componentes requeridos para lograr un mejor comportamiento eran un material de origen pétreo, un aglutinante, un sellador y un colorante. a)- Componente de origen mineral arena. b)- Cementante de origen mineral c)- Colorante mineral d)- Sellador a base de silicón Se realizaron pruebas de resistencia de los materiales descritos con diferentes calidades y proporciones para determinar cuales eran los efectos que los fenómenos naturales provocaban en cada uno de ellos de acuerdo a su calidad y proporción:

2 a)-las arenas utilizadas fueron provenientes de diferentes bancos y de origen comercial como lo son la arena parda, arena rosa y arena azul. La arena es un compuesto formado por dos elementos el silicio y oxígeno, los dos elementos más abundantes en la corteza terrestre, se combina con diversos elementos metálicos para producir silicatos; el grupo mineral más extenso y mas variado. Por lo general, los silicatos son duros, transparentes translúcido y de densidad media. Se suelen agrupar de acuerdo a como se disponen los átomos de silicios y oxigeno, cada uno de los primeros está rodeado por cuatro de los segundos. Existen más de 900 silicatos distintos. Cuando las partículas acaban de formarse son angulosas y puntiagudas, haciéndose más pequeñas y redondeadas por fricción provocada por el viento y el agua. Es el producto de la desintegración química y mecánica de las rocas bajo meteorización y abrasión (erosión). Cuando las partículas acaban de formarse son angulosas y puntiagudas, haciéndose más pequeñas y redondeadas por fricción provocada por el viento y el agua. El principal usos de estos materiales arcillosos se da en el campo de la cerámica de construcción (tejas, ladrillos, tubos, baldosas), alfarería tradicional, losas, azulejos y gress. Uso al que se destinan desde los comienzos de la humanidad. b)- Los aglutinantes fueron cemento de las marcas Cruz Azul, Tolteca Apasco y adhesivos Ligatirol y Crest. Impermeabilidad La pasta es un material que resulta de la mezcla de cemento, agua, arena y, algún aditivo. Cada uno de los componentes de la pasta desempeña un papel importante en las propiedades de la mezcla, y debe, a su vez, cumplir con un conjunto de características de calidad que le son propias. El Cemento El tipo de cemento incide en la impermeabilidad de una pasta. Deben preferirse cementos con mínima retracción a fin de prevenir la fisuración de la pasta. En general los cementos con adiciones, como los puzolánicos y siderúrgicos presentan buenas características de impermeabilidad. Las dosis de cemento, en relación a la dosis de agua, que se expresa como razón a/c, es el factor más importante en la impermeabilidad, resistencia y durabilidad de una pasta. Para producir una impermeable la razón agua/ cemento o agua/ aglomerante debe ser tan baja como sea posible (siempre que se asegure el agua para la completa hidratación del aglomerante). Se recomienda un rango de razón agua cemento entre 0,35 y 0,50, tanto menor cuanto mayor sea la presión del agua y la agresividad ambiente. La elaboración de pastas impermeables requiere de un contenido de cemento no menor que 300 kg./m3, y el contenido de finos, es decir las partículas menores que 0,125 mm, que comprenden, además del cemento, a la fracción más fina de las arenas y las adiciones (p. ej. microsílice) debe ser igual o mayor que 400 kg./m3 para un tamaño máximo de 40 mm. Un aumento del contenido de finos requiere un aumento del agua de amasado, por lo que normalmente se recurre al empleo de un reductor de agua de alto rango

3 (superplastificante). El cemento blanco al ser mezclado con colorantes minerales, da mayor belleza a todo tipo de obras. Es empleado en acabados de casas, escaleras, terrazas, fachadas, etc., además en la fabricación de mosaicos, terrazos y piedra artificial. También es utilizado en la elaboración de monumentos, criptas, como base para la fabricación del pegazulejo y como ingrediente del tirol. Tiene la ventaja de ser resistente, versátil, presenta gran luminidad y belleza en acabados, permite el empleo de colorantes minerales lo cual le da una amplia gama decorativa, tiene gran plasticidad por lo cual permite trabajarlo fácilmente, su durabilidad e impermeabilidad le permiten ser utilizado como recubrimiento de albercas. c)- Los colorantes utilizados fueron de origen vegetal, animal y mineral. En el mercado existen colorantes de origen vegetal, animal y vegetal los cuales reúnen las siguientes características. Colorantes vegetales Los colorantes vegetales se dividen en 6 grupos: -Carotenoides: La estructura química básica de la mayoría de estos compuestos es poliénica, de 40 átomos de carbono y se dividen en dos grandes grupos: carotenos y xantofilas. -Clorofila: Es el pigmento más abundante en la naturaleza y se encuentra en los cloroplastos. Es soluble en no polares. Los tipos de clorofila más importantes son la a y b, teniendo una proporción de 3:1. -Antocianinas: Son pigmentos hidrosolubles con características de glucósidos, responsables de los colores rojo, anaranjado, azul y púrpura de las uvas, manzanas y fresas. -Flavonoides: Son glucósidos formados por una aglicona que en muchos casos deriva del 2-fenilbenzopirona. Estos pigmentos son amarillos pero, a pesar de que existe un gran número de ellos, no contribuyen de manera importante en el color de los alimentos (Badui 1993; Fenema 1993). -Betalainas: Este término se refiere a un grupo de aproximadamente 70 pigmentos hidrosolubles con estructura de glucósidos y que se han dividido en dos grandes clases: betacianinas (rojo) y betaxantinas (amarillo). -Taninos: Son una clase de compuestos fenólicos incoloros amarillo-café que se han dividido en dos grupos: los hidrolizables y los no hidrolizables (Badui 1993; Fenema 1993). Colorantes animales Los colorantes animales se dividen en:

4 -Mioglobina y hemoglobina: Tanto la mioglobina como la hemoglobina son proteínas conjugadas o hemoproteínas responsables del color rojo del músculo y de la sangre, respectivamente. -Cochinilla: Se obtiene a partir del insecto Datylopius coccus que se desarrolla en el nopal. El principio colorante es el ácido carmínico, es una antraquinona de color púrpura. Colorantes minerales d)- Los colorantes de origen mineral se dividen en: -Oxido de fierro: Los óxidos de fierro se encuentran naturalmente, pero suelen elaborarse por medio de un tratamiento con sulfato ferroso o cloruro ferroso con un álcali, seguido de oxidación del hidróxido. -Dióxido de titanio: El dióxido de titanio es un pigmento colorante inorgánico (TiO2) el cual es un polvo denso blanco, insaboro e inodoro. -Azul ultramarino: El ultramarino se produce por la pulverización del mineral lápiz lazuli, pero ahora se produce fundiendo juntos caolín carbonato o sulfato de sodio azufre y carbón, por cerca de 10 h en ausencia de aire. Un sellador comercial de adherencia duradera y alta penetración que reuniera las siguientes características: -Estabilidad dentro de un amplio rango de temperaturas Se requiere un sellador que funcione en forma confiable en los rangos de temperatura que privan en el D. F. y que le permitan adaptarse a variaciones no previstas una vez que son aplicados, los selladores de alto despeño requieren operar apropiadamente en un amplio rango de temperaturas. Los mejores selladores soportan temperaturas que varían desde los -65 a 315 C. -Resistencia a las condiciones ambientales y estabilidad química Las radiaciones ultravioleta y los agentes meteorológicos pueden provocar la rotura o el desprendimiento de los selladores de mala calidad, se requiere un sellador que no comprometa la estabilidad con el paso del tiempo. -Buena adherencia Se utilizaron selladores de alto desempeño los cuales brindan adhesión duradera en una amplia gama de materiales de la construcción, entre los que se incluyen vidrio, cerámica, mampostería, madera y diversos metales y plásticos. Para ello se debe tomar en cuenta la composición química, el sistema de curado y la penetración en los materiales. -Capacidad de Movimiento Con la finalidad de evitar rajaduras y filtraciones los selladores se diferencian también por su capacidad de movimiento. Los de siliconas son los únicos que tienen la mayor diversidad de rangos de elasticidad, desde +/- 25% a +100 /-50% de extensión/compresión.

5 Pruebas Las pruebas se realizaron sobre tabletas de fibracel de 5 x 7 cm, el grosor de la pasta fue de un promedio de 3 mm el secado se realizó al aire libre a medio día y expuesto al sol durante un periodo de 3 horas, la mezcla se realizo en forma manual con espátula hasta obtener una pasta homogénea y manejable Prueba uno Arena parda, pegazulejo, color para cemento, proporción 3:3:1 Homogenización. Se realizó de forma manual utilizando espátula metálica de 3 con movimientos circulares y en zigzag, ejerciendo presión en todos ellos y trabajando la mezcla con poco liquido para tener un control sobre la plasticidad en la pasta. Pasta Se colocaron tres partes de arena parda, tres partes de pegazulejo y una de color para cemento, se mezclaron en seco para lograr una mejor homogenización y así después poder usar el ligatirol en sustitución del agua, se busco que la mezcla tuviera plasticidad suficiente de trabajo y de adherencia al material de muestreo como lo es el fibracel, se deslizo la espátula en la mezcla para ver de forma empírica su plasticidad confirmando su cara tersa al contacto con la espátula esta es una forma práctica de ver si la mezcla tiene correa (si esta apta para ser usada y con la suficiente plasticidad para que se adhiera a el muro o cualquier superficie en donde va a ser usada). En algunos casos la mezcla se ve rugosa o con una superficie de muchos poros eso nos indica que le falta completarla con algún elemento o que alguno de estos es insuficiente por lo tanto se debe agregar más material a la mezcla, regularmente se le adiciona más aglutinante, por la cantidad de material utilizado y la proporción se puede deducir que la mezcla esta propia en cuanto a su contenido y de apariencia agradable a la vista antes de su secado. Secado Se coloco una muestra de pasta en un area de jardín para que el calor del medio ambiente no fuera tan severo y así poder tener un cierto control de la temperatura ambiente que afecta el secado de la pieza muestra, el tiempo de secado fue de tres horas al calor directo de sol de medio día y sin tener interrupción de ningún tipo, logrando un secado final al termino de ese tiempo, se observaron pequeñas fisuras propias de la perdida de humedad de la pasta y asimismo cierta contracción de la pasta pero esto también es producto de la misma contracción del elemento, por consiguiente se puede decir que la pasta presenta características normales para su aplicación en un muro o superficie cualquiera.

6 Aplicación Se aplico con espátula en tabletas de fibracel de 5x7 cm. dando un espesor de 3 mm. al grosor de la pasta, considerando este grosor como uno de los mas usados en las obras de construcción, sin olvidar que los acabados y en especial las pastas van a depender de la opinión y tipo de aplicador y también con que herramienta se coloque la pasta Color Se logro dar a esta pasta un color Azul Turquesa esto es debido a la combinación de el color para cemento y el aglutinante junto con la arena que disminuye la fuerza del color primario Acabado Final Superficie de terminado semirugoso con pequeñas protuberancias derivadas de la forma de aplicación y la herramienta utilizada, para dar otro tipo de terminado deberá aplicarse con otra herramienta o bien al aplicarla se le da tratamiento con una plana o esponja húmeda y así obtener un acabado liso. Prueba dos Arena azul, cemento gris, color para cemento proporción 3:1:1 Homogenización Se realizo de forma manual utilizando espátula metálica de 3 con movimientos circulares y en zigzag, ejerciendo presión en todos ellos y trabajando la mezcla con poco liquido para tener un control sobre la plasticidad en la pasta. El liquido en esta ocasión es agua libre de impurezas Pasta En una área de piso con superficie lisa y que no tiene permeabilidad, esto es para evitar que el suelo o superficie de mezclado absorba el liquido de la mezcla y se pierda la proporción diseñada para su uso. Aquí se colocaron tres partes de arena color azul, una parte de cemento gris, y una parte de color para cemento. Se mezclaron todos los elementos en seco con espátula metálica de 3 se uniformizo la mezcla y una vez logrado esto se le agrego agua en forma paulatina para lograr un mejor control y evitar que la mezcla se sature de agua y está lave los sedimentos más finos como lo es el cemento y así se pierda la proporción deseada. Conforme se hacia el mezclado de la pasta se dosificaba el agua y se obtenía una pasta de consistencia plástica para ver de forma empírica su plasticidad se pasa la espátula sobre la pasta y si

7 su cara es tersa al contacto con la espátula esto quiere decir que la mezcla tiene correa (si esta apta para ser usada y con la suficiente plasticidad para que se adhiera a el muro o cualquier superficie en donde va a ser usada) Con esta pasta se untaron tabletas de fibracel como muestreo y asi simular un uso normal en un muro de aplanado cemento arena sin acabado en su superficie pudiera decirse que el muro solo tiene su superficie repellada. El espesor de la pasta fue de 3 mm. Aproximadamente, este espesor se supone es semejante al de una pasta normal aplicada en muros en la obra para lograr un acabado de color. Secado Se coloco una muestra de pasta en un area de jardín para que el calor del medio ambiente no fuera tan severo y así poder tener un cierto control de la temperatura ambiente que afecta el secado de la pieza muestra, el tiempo de secado fue de tres horas al calor directo de sol de medio día y sin tener interrupción de ningún tipo, logrando un secado final al termino de ese tiempo, se observaron pequeñas fisuras propias de la perdida de humedad de la pasta y asimismo cierta contracción de la pasta pero esto también es producto de la misma contracción del elemento, por consiguiente se puede decir que la pasta presenta características normales para su aplicación en un muro o superficie cualquiera Aplicación Se aplico con espátula en tabletas de fibracel de 5x7 cm. dando un espesor de 3 mm. al grosor de la pasta, considerando este grosor como uno de los mas usados en las obras de construcción, sin olvidar que los acabados y en especial las pastas van a depender de la opinión y tipo de aplicador y también con que herramienta se coloque la pasta Color Se logro dar a esta pasta un color Amarillo Mostaza esto es debido a la combinación del color para cemento y el aglutinante junto con la arena que disminuye la fuerza del color primario Acabado Final Superficie de terminado semirugoso con pequeñas protuberancias derivadas de la forma de aplicación y la herramienta utilizada, para dar otro tipo de terminado deberá aplicarse con otra herramienta o bien al aplicarla se le da tratamiento con una plana o esponja húmeda y así obtener un acabado liso. Prueba tres Arena gris, Cemento gris, Color para cemento proporción 5:1:1

8 Homogenización Se realizo de forma manual utilizando espátula metálica de 3 con movimientos circulares y en zigzag, ejerciendo presión en todos ellos y trabajando la mezcla con poco liquido para tener un control sobre la plasticidad en la pasta. En esta ocasión se utilizo arena sin cernir y por lo tanto no se puede ejercer presión uniforme en el movimiento de la espátula pero dando más batidas a la mezcla se logra homogenizar bien. El líquido en esta ocasión también es agua libre de impurezas Pasta En una superficie libre de impurezas y polvo se vaciaron cinco tantos de arena gris sin cernir, un tanto de cemento gris y un tanto de color para cemento. Después de homogenizar la mezcla se le agrego agua en pequeñas proporciones par a tener el control y así obtener una pasta manejable y de consistencia propia de uso normal, esta mezcla al untarla en las tabletas de fibracel dio poca adherencia y se dio como resultado que se le retiraran algunos granos llamados granzón y de esta forma se pudiera ejercer más presión a la pasta y asegurar su adherencia a la tableta de fibracel, por lo mismo que la arena estaba más gruesa que las otras pasta esta dio un grosor más alto en comparación con las otras. Este factor no altera en lo más mínimo a el acabado de un muro pues solo se ve afectado en lo referente a la rugosidad y por lo tanto a el peligro de que ahí se atore la ropa de alguien o que se talle una mano de su cuerpo. En cuanto la adherencia de la mezcla en el muro esta tiene poca adherencia pues esta con menor proporción de aglutinante lo que la hace menos plastica. Secado Se coloco una muestra de pasta en un area de jardín para que el calor del medio ambiente no fuera tan severo y así poder tener un cierto control de la temperatura ambiente que afecta el secado de la pieza muestra, el tiempo de secado fue de tres horas al calor directo de sol de medio día y sin tener interrupción de ningún tipo, logrando un secado final al termino de ese tiempo, se observaron pequeñas fisuras propias de la perdida de humedad de la pasta y asimismo cierta contracción de la pasta pero esto también es producto de la misma contracción del elemento, por consiguiente se puede decir que la pasta presenta características normales para su aplicación en un muro o superficie cualquiera Aplicación Se aplico con espátula en tabletas de fibracel de 5x7 cm. dando un espesor de 3 mm. al grosor de la pasta, considerando este grosor como uno de los mas usados en las obras de construcción, sin olvidar que los acabados y en especial las pastas van a depender de la opinión y tipo de aplicador y también con que herramienta se coloque la pasta

9 Color Se logro dar a esta pasta un color Verde Pasto esto es debido a la combinación de el color para cemento y el aglutinante junto con la arena que disminuye la fuerza del color primario Acabado Final Superficie de terminado semirugoso con pequeñas protuberancias derivadas de la forma de aplicación y la herramienta utilizada, para dar otro tipo de terminado deberá aplicarse con otra herramienta o bien al aplicarla se le da tratamiento con una plana o esponja húmeda y así obtener un acabado liso. Resultados De acuerdo a las pruebas realizadas se determino que la arena que satisface la calidad del producto deseado es la azul, ya que su índice de absorción a la humedad es el más bajo con lo cual se evita que se deshidrate rápidamente y por lo mismo presente agrietamiento. Como aglutinante se utilizó el pegazulejo por su gran plasticidad, resistente, versatilidad y aceptación a los colorantes además de su textura y alto índice de impermeabilidad. Se eligió un sellador comercial con base de silicón de buena resistencia y baja degradación que no pierda sus propiedades en contacto prolongado con materiales comunes y químicos industriales ya que los selladores orgánicos reaccionan con substancias químicas ó contaminantes atmosféricos, de la misma forma que el hierro lo hace con el agua produciendo óxido. Se determinó utilizar colorantes de los tres tipos de acuerdo a los que se encuentran en el mercado ya que los mas amables con el medio ambiente no presentan toda la gama de colores sin embargo se recomienda utilizar los que cumplen con la norma oficial mexicana NOM-119-SSA Impacto Con la elaboración de la pasta para fachadas se puede dar un beneficio a la sociedad y en particular a las miles de familias que aun tienen sus fachadas sin recubrirlas con ningún material, el beneficio seria en lo económico y estético pues ellos mismos pueden elaborar la pasta para recubrir su fachada, la cual tendría todas las características necesarias para que se vea bonita y con la seguridad de que no se humedecerán mas sus muros en la época de lluvias pues es seguro que aparte de que se humedecen se van erosionando y por lo tanto corren riesgo de desplomarse en algún momento dado

10 Muestras de pastas