3. PROPIEDADES DE LOS MORTEROS DE MAMPOSTERÍA 3.1 Propiedades En Estado Plástico La trabajabilidad es la propiedad más importante en el estado plástico de un mortero. Se puede definir como la facilidad que permite el mortero al aplicarse sobre las superficies a recubrir o sobre las unidades de mampostería. Es el resultado de la interacción de las partículas que forman los agregados y depende directamente de la cantidad de lubricante (agua) presente en la mezcla. Se puede cuantificar en términos de plasticidad y fluidez de la mezcla por pruebas de laboratorio. El ajuste final del grado de trabajabilidad, puede ser regulado por el albañil en la obra controlando la cantidad de agua que se agrega a la mezcla. Esta característica es muy importante para lograr con los morteros de mampostería una diversidad de acabados. La cohesión del mortero, es decir, la capacidad de mantener sus partículas unidas entre si, está directamente ligada a la trabajabilidad de mortero, si el mortero tiene buena cohesión permite buena trabajabilidad. La capacidad del mortero de mantenerse húmedo es definida por el grado de retención de agua del mortero. Es esencialmente importante cuando se aplica el mortero sobre superficies o unidades de mampostería altamente absorbentes, que despojan al mortero de la humedad necesaria para ser trabajable. Ante la absorción de la superficie se produce además un efecto deshidratador en el mortero que puede afectar su proceso de fraguado cuando se utiliza un cemento hidráulico. La retención de agua y la influencia de las condiciones del clima deben ser tomadas en cuenta cuando se diseñan morteros. Durante el verano, el mortero debe tener 27
mucha retención de agua para evitar el fenómeno de la evaporación. En el invierno, una poca retención de agua es recomendada, ya que esto facilita que el agua se consuma antes de que se congele. 3.2 Propiedades En Estado Endurecido En el estado endurecido la propiedad más importante de un mortero de mampostería es su capacidad de adherencia, que se define como la capacidad de pegarse a la superficie de trabajo. Otra propiedad deseable de los morteros de mampostería es la durabilidad, que es la capacidad del mortero de resistir el envejecimiento, los cambios de clima y los efectos nocivos de la intemperie durante su vida útil. La resistencia a tensión y a compresión son también propiedades deseables del mortero. Una buena resistencia a tensión del mortero evita la aparición de grietas. Una razonable velocidad de fraguado acompañado de una aceptable resistencia a compresión son factores que permiten que una construcción logre avanzar sin retrasos. 3.3 El Papel De La Cal En Los Morteros De Mampostería En general, el papel de la cal en los morteros no tiene por objeto competir con el cemento Pórtland, sino por el contrario, complementar las propiedades de este con el propósito de producir un material que satisfaga exigencias de plasticidad, retención de agua, impermeabilidad, estabilidad volumétrica, durabilidad del mortero en la obra, adherencia y economía. 28
La cal es un material que transmite al mortero que la contiene, el efecto de un lubricante, que permite incrementar la plasticidad, generando a su vez un incremento en la retención de agua del mortero. A continuación se definen ciertas características que son típicas en los morteros a base de cal que a través de la historia han sido utilizados para fines constructivos. Tales características son las que han permitido que la cal sea considerada un excelente material de construcción y que la distinguen de los demás materiales aglutinantes como el cemento, yesos y arcillas. 3.3.1 Adherencia: La cal es un material que se adhiere perfectamente a otras superficies, permitiendo a su vez ligar ciertos materiales como por ejemplo unidades de mampostería. La adherencia se ve mejorada con la buena retención de agua del mortero. Las superficies de aplicación de mortero son, por lo general, altamente absorbentes. Si la absorción de las piezas de mampostería es demasiado rápida, se crea fisura en el área de contacto morteroladrillo que debilita mucho la adherencia. Como la cal permite retener agua por más tiempo, se reduce la cantidad de fisuras que aparecen en la interfase mortero-ladrillo. Se ha demostrado experimentalmente que morteros de cal y cemento alcanzan una mejor adherencia que los morteros de mampostería, en pruebas con ensamblajes de ladrillo. 3.3.2 Trabajabilidad: Es la habilidad de las pastas de cal y otras mezclas cementantes de permanecer moldeables aun al contacto con materiales porosos y absorbentes como 29
unidades de mampostería. Las mezclas que se definen como más trabajables son aquellas que pueden penetrar y llenar vacíos en la superficie de aplicación y que se pueden esparcir mas fácilmente sobre tales superficies, dando mejores resultados en el trabajo final. Las mezclas que no son trabajables, se endurecen y se dañan rápidamente a medida van perdiendo agua por evaporación o absorción de las unidades de mampostería. La trabajabilidad del mortero depende directamente de la capacidad de retención de agua. La cal para uso en construcción contiene partículas de hidróxido de calcio e hidróxido de magnesio que tiene tamaño aproximadamente de 1/500 parte del tamaño de las partículas de Cemento Pórtland. Esta diferencia de tamaño implica que las partículas de cal tienen áreas superficiales muy grandes, del orden de 20 metros cuadrados por gramo (2 hectáreas por kilogramo). Cada una de estas partículas se recubre con una delgada película de agua, logrando de esta manera almacenar o retener mas agua. La mayor retención de agua genera una mayor lubricación entre las partículas, haciendo al mortero más trabajable. La forma de las partículas de cal ayuda también a mejorar la trabajabilidad, su forma plana permite que las delgadas láminas resbalen una sobre la otra como lubricante de grafito o como las cartas de una baraja, ya que las láminas superpuestas se esparcen cubriendo una área grande pero permaneciendo en contacto unas con otras. Según investigaciones realizadas por Ken Gutshick, miembro de la Asociación Nacional de la Cal en Washington y representante del comité ASTM C 7 para la cal, esta interacción entre partículas produce un efecto de lubricación simultáneamente brindando mayor viscosidad a la mezcla. 30
3.3.3 Durabilidad: Cuando se usa apropiadamente, la cal es excepcionalmente durable. Un ejemplo de esta propiedad de la cal es el Panteón Romano, cuya cúpula, que se eleva a 45 metros sobre el nivel de piso terminado, fue construido con un concreto a base de cal y ha estado en pie por mil novecientos años. 3.3.4 Textura: Las superficies recubiertas con cal que poseen una apariencia confortable y atractiva. 3.3.5 Flexibilidad: Con el objetivo de que las estructuras de mampostería soporten cargas dinámicas como vientos, presiones laterales y otras, sin sufrir daños graves, se necesita que el mortero sea capaz de permitir cierta movilidad entre las piezas. A esta característica se le denomina flexibilidad del mortero es una de las propiedades que la cal le confiere al mismo. Un mortero flexible permitirá pequeños desplazamientos de la estructura sin presentar grandes agrietamientos. A la vez, la flexibilidad de la cal permite el amortiguamiento entre piedras, ladrillos y otras unidades de mampostería prolongando su vida útil, a esta propiedad que la cal da al mortero se le conoce también como ductilidad. El Dr. C. Voss del Instituto de Tecnología de Massachussets (MIT) denota también una mejora en la resistencia de los morteros con cal. Entendiéndose como la resistencia que opone el mortero a la ruptura por impactos dinámicos. El Dr. Voss escribió, pequeños movimientos causan mayores esfuerzos en los arreglos de mampostería mas rígidos que los que se producen en arreglos que tengan mayor capacidad de acomodo o movimiento. La cal ayuda a producir resistencia y alivio. 31
3.3.6 Autoreparación o curación de fisuras: Los morteros que contienen cal tienen la capacidad de repararse por si solos. Es común que se generen pequeñas grietas en el mortero. El agua penetra en estas fisuras y disuelve unas pequeñas cantidad de cal presente en el mortero. El agua absorbe además dióxido de carbono del aire, resultando en la reacción del dióxido de carbono y el calcio formando un compuesto de carbonato de calcio que sella la fisura. 3.3.7 Permeabilidad, eflorescencia y resistencia a inclemencias del clima: * En la Universidad de Texas en Arlington, el Dr. John Matthys realizó pruebas de permeabilidad en paredes de ladrillos, curadas y de 28 días de edad. La prueba consiste en simular condiciones de lluvia y viento huracanado por 72 horas, según se describe en la norma ASTM E 514-74 Método de prueba para permeabilidad de Mampostería. Como resultado, las paredes fabricadas con mortero de mampostería (1) presentaron considerables infiltraciones, mientras que las paredes hechas con mortero de cal y cemento no mostraron infiltraciones de agua. Pruebas al respecto fueron realizadas por la Asociación Nacional de la Cal, en Estados Unidos, y los resultados demostraron superior resistencia al agua en paredes fabricadas con mortero de cal y cemento. La eflorescencia es causada por el movimiento de agua dentro y hacia fuera de la pared. La inclusión de cal en el mortero lo hace menos permeable y evita este fenómeno. La inclusión de cal en el mortero también reduce la generación de grietas por contracción del mortero, ya que la cal minimiza la contracción del mortero, esto aminora la posibilidad de fisuras que permitan la penetración de agua y sales dañinas, protegiendo * The Aberdeen Group Mortero Cómo Especificar y utilizar mortero para mampostería Pag. 14 (1) Hecho a base de cemento Pórtland y arena 32
la integridad de las unidades de mampostería e impidiendo los nocivos efectos del congelamiento en climas fríos. 3.3.8 Protección: Morteros de alta fluidez y pinturas a base de cal pueden ser usados para protección de los edificios, particularmente, ante las inclemencias de clima lluvioso. 3.3.9 Resistencia y costo: Una de las características, y tal vez su principal desventaja, es la baja resistencia de la cal. Se puede adjudicar el acelerado éxito que logro el cemento Pórtland a su capacidad de adquirir altas resistencias a tempranas edades, convirtiéndose en el aglomerante ideal para fines estructurales. El resistir grandes esfuerzos a compresión es la principal característica del cemento Pórtland. Sin embargo, existen algunas desventajas en el uso del cemento, por ser este un aglutinante muy rígido no es un material ideal para aplicaciones donde se requiere flexibilidad. (Como ya se detallo anteriormente). Pruebas realizadas por el Dr. Matthys * es cuanto a resistencia a cortante y adherencia de probetas con mortero de cal y cemento, realizadas de acuerdo a las normas ASTM E 519-81 Método de prueba para tensión diagonal (cortante) en paredes de mampostería y ASTM C 1072 Método estándar para la determinación de la fuerza a flexión en mampostería, dieron mejores resultados que las realizadas con cemento de mampostería. Similares pruebas realizadas por la Asociación Nacional de la Cal, publicados en [www.lime.org/masonry] reafirman estos resultados. * The Aberdeen Group Mortero Cómo Especificar y utilizar mortero para mampostería Pag. 14 33
3.3.10 Tiempo de secado: Otra característica de la cal es su prolongado tiempo de endurecimiento, debido al proceso químico de carbonatación por asimilación de óxido de carbono del aire. Esto es por que la concentración de CO 2 en el aire es muy baja y la formación de cristales de carbonato de calcio es muy lenta. Contrario al proceso de fraguado hidráulico del cemento Pórtland, la cal requiere de un prolongado contacto con el aire para lograr endurecerse. 34