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Paneles de Cemento Ecológico y Celulosa.

Eco-Cem es un material de fibrocemento, hecho en un 80% con cemento ecológico y un 20% de fibra de celulosa, es bastante versátil pues se presenta tanto en formato de panel o como en el de baldosas. Este revestimiento está indicado tanto para paredes como suelos, hasta para encimeras,… incluso para aplicación en exteriores porque Eco-Cem, aparte de ser un material incombustible, es resistente a la humedad, no se pudre, ni puede ser atacado por termitas o insectos.

Aparte de estar compuesto por materiales reciclados, Eco-Cem mejora la calidad del aire en espacios cerrados ya que es permeable, permite ‘respirar’ al paramento sobre el que se fija. Se suministra en paneles de 122 x 300cm, y en baldosas de 61 x 122cm y de 122 x 122cm. Algo bastante interesante es que no sólo se puede conseguir en un color gris, pues también está disponible en otros siete colores.
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Aerogel en la Construcción como Aislante.

A pesar de que el aerogel  fue una sustancia creada en 1931, hoy día aún sigue siendo un material casi desconocido en la construcción. Ante todo hay que considerarlo como el sólido más ligero conocido, ya que el 99% de su volumen es aire. Es un material transpirable pero que no absorbe el agua y de gran resistencia, pero lo mejor de todo es que es un aislante estupendo.

Empresas especializadas en aislamiento están empezando a producir productos basados en el aerogel para el aislamiento en los edificios, aunque el mayor mercado que tiene es aún en la industria. Para comprobar la propiedad aislante del aerogel, basta con apuntar por un lado con un soplete para comprobar que no se puede prender una cerilla en el lado contrario.


SPACELOFT, una manta de aerogel de Aspen Aerogels.


Spaceloft es un aislamiento que combina las propiedades del aerogel con un refuerzo de fibras de PET, se vende en rollos de 1440mm de anchura, con espesores de 5 y 10mm, es altamente recomendable en aquellas situaciones en las que las limitaciones de espacio sean muy importantes, ya que con muy poco espesor de material aislante podremos conseguir un aislamiento similar al ofrecido por un material convencional. No es de extrañar que sea el material preferido como aislante cuando se trata de acondicionar los contenedores marítimos, caracterizados por tener poca anchura.

Será también el aislamiento recomendable en obras de rehabilitación, pues en lugar de construir una nueva pared aislante sobre un muro de ladrillo, será suficiente una manta de Spaceloft cubierta por paneles de yeso, para conseguir el mismo nivel aislante. Ofrece casi el doble de aislamiento que los mejores paneles aislantes que se pueden encontrar hoy día.

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Madera y su Uso en la Construccion.

Sin duda alguna la madera es uno de los materiales más antiguos en cuanto a su uso, desde tiempos remotos el hombre la ha usado para fabricar utensilios de todo tipo y como elemento estructural para fabricar su refugio o habitación. Este recurso renovable ha sido y está siendo explotado de una manera irracional, claro hay sus excepciones, pero existe una gran parte de la superficie terrestre que ya muestra los efectos irreversibles de la erosión a causa de la tala inmoderada.  En  México  se  usa  muy  poco  la  madera  en  la  construcción,  casi  se  usa exclusivamente  para  fabricar  cimbra  para  las  estructuras  de  concreto.  Afortunadamente  los avances tecnológicos de otros materiales como el acero y los plásticos están desplazando a la madera como cimbra y esto seguramente disminuirá el consumo de este importante material, el cual obviamente hace más bien  al hábitat del hombre en su forma natural de árbol que destruido sin algún fin esencial.

Metales No Ferrosos Empleados en la Construcción.

La  importancia  que  cobran  los  materiales  no  ferrosos  estriba  en  que  no  sufren  la corrosión como los metales ferrosos, esto los hace mucho más durables, abatiendo enormemente los costos de protección y mantenimiento. Otra de las ventajas de los metales no ferrosos es su peso, el cual es mucho más ligero que el del acero, esto desde el punto de vista estructural es muy bueno puesto que se reducen considerablemente los esfuerzos debidos al peso propio del material. Desafortunadamente, los materiales no ferrosos son más caros que el acero, por lo que no es posible que lo lleguen a desplazar para el común de las estructuras. Algunos de los metales no ferrosos son: el aluminio, el cobre, el plomo, el zinc, el cromio, el níquel, el molibdeno, el tungsteno, el vanadio, el titanio y el magnesio. De entre los metales no ferrosos mencionados anteriormente, los más empleados en la construcción son el aluminio y el cobre, aunque muchos de ellos participan de manera indirecta como aleaciones en aceros especiales. Los metales no- ferrosos raramente se emplean en estado puro, generalmente son aleaciones, aún el aluminio y el cobre que se usan rutinariamente en la construcción, esto se debe a que estos materiales en estado puro son muy maleables y poco resistentes. Una excepción a esto lo constituyen las piezas y sellos  de  plomo  que  se  emplean  en  instalaciones  de  plomería,  pero  aún  éstas  han  sido prácticamente desplazadas por los plásticos.

Cobre Empleado en la Construcción.

En  la  construcción,  el  cobre  se  usa  en  forma  de  tubería  y  de  cableado  eléctrico, constituyendo una buena parte del costo de las instalaciones. Este material se obtiene de alguno o algunos de los siguientes minerales: calcopirita, cuprita y malaquita, todos ellos contienen en su constitución  química  el  elemento  cobre.  El  proceso  de  obtención  del  cobre  es  complicado, principalmente porque el material base debe triturarse y molerse hasta formar una pulpa que después  se  debe  someter  a  diversos  procesos  de  purificación,  éstos  procesos  involucran  la flotación con la cual se separa el material pesado que se asienta del ligero que contiene el cobre, después se funde junto con sílica y piedra caliza, el material fundido se separa en dos capas, la de arriba se llama mata de cobre con escoria en la parte superior y la de abajo es sulfuro de acero.

Una vez extraida la mata de cobre, se procede a oxidar el hierro que contiene y el azufre formandose escoria de hierro con uno y gas de dióxido de sulfuro con el otro, posteriormente el material que no es cobre en un 100 % se refina por medio de un proceso electrolítico y se obtienen hojas de cobre con un 99.9 % de pureza, las cuales se vuelven a fundir en lingotes, barras u otras formas que después se procesarán para fabricar las piezas de cobre.

El cobre en su estado más puro posee las siguientes propiedades físicas: módulo de elasticidad a la tensión 1.19 x 106  kg/cm2, módulo de rigidez cortante 448,000 kg/cm2, peso específico 8.9 (a 20 °C), coeficiente de expansión térmica 17.7 x 10-6 /°C (desde 20 a 300 °C). El cobre puro al aire seco es inoxidable, pero expuesto al aire húmedo desarrolla una capa de sulfato hidroxil-cúprico de color verdoso característico de este material. El cobre puede soldarse y unirse en caliente por forja o maquinarsele en diversas formas tanto en frío como en caliente. Este material aleado con el zinc forma el latón, con el estaño forma el bronce, con el aluminio forma el bronce  al  aluminio,  con  el  níquel  forma  el  cuproníquel  entre  otros,  todos  estos  materiales compuestos evidentemente poseen mejores cualidades físicas.

Aluminio Empleado en la Construcción.

De las propiedades del aluminio empleado en la construcción destacan: su ligereza, su resistencia a la corrosión, su excelente capacidad de carga con respecto a su peso, razón por la cual se usa extensivamente en la industria aeronáutica y cada vez más en la industria automotriz, y finalmente su facilidad para ser moldeado en prácticamente cualquier forma. Por lo que respecta a la construcción, es de interés destacar sus cualidades con respecto al acero de uso común, la Tabla  11.4  muestra  algunas diferencias entre las propiedades mecánicas y  físicas de ambos materiales.


Como se puede observar el aluminio   en su estado prácticamente puro tiene un factor aproximado de un tercio de los valores que posee el acero en cuanto a los módulos de elasticidad y de cortante, al igual que para el peso, sin embargo el acero posee mejores características de estabilidad térmica en estas condiciones. Las posibles deficiencias del aluminio se compensan enormemente por su resistencia al deterioro, especialmente a la corrosión, y por su relación resistencia-peso además de su apariencia. Por las características de deformación del aluminio, las cuales  son  mayores  que  las  del  acero,  usualmente no  se  maneja  el  límite  de  fluencia  para propósitos de diseño, ya que el aluminio no lo exhibe en una forma bien definida, en su caso se considera  más  práctico  definir  para  control  el  esfuerzo  correspondiente  a  una  deformación plástica del 0.2 %. Por otro lado el aluminio desarrolla menores niveles de esfuerzo cuando la temperatura de trabajo aumenta, esto se debe a que el aluminio presenta un módulo de elasticidad
menor.

Las formas estructurales que se pueden fabricar en aluminio son muy semejantes a las empleadas para el acero, con la consideración de que debido a su menor módulo de elasticidad es necesario considerar un mayor grosor y profundidad del eje neutro en el caso de intentar competir con el acero. Las formas estructurales se pueden lograr por laminado, colado o por extrusión, en la Figura 11.17 se muestran algunas secciones obtenidas por extrusión (el material caliente en barras se hace pasar a presión por un dado configurado en la salida con la forma de la sección del perfil por generar).
La  mayor  aplicación  del  aluminio  en  la  construcción  consiste  en  los  trabajos  de cancelería, ventanas, marcos, puertas, barandales y rejas, sólo en el caso de estructuras especiales se ha empleado para sistemas de techado. El aluminio se puede soldar, especialmente si es aluminio de aleación, aunque es frecuente el ensamblaje a base de tornillería. El uso de laminas de aluminio es común en la fabricación de paneles aligerados con poliuretano, éste elemento se emplea en la prefabricación de casas y oficinas desmontables, en otros países se acostumbra fabricar hojas de lámina de aluminio para impermeabilizar techos en estructuras de madera.
Figura 11.17. Secciones de Aluminio Obtenidas por Extrusión.

Adición al Concreto de Repelentes al Agua.

Los aditivos repelentes al agua se componen de una suspensión de algún producto plástico como el estearato y otros compuestos. El aditivo se adiciona al concreto durante el mezclado para lograr un tratamiento integral de la masa de concreto, esto se logra gracias a que el estearato es una sustancia insoluble, que al pegarse en las paredes de los poros y oquedades repele el agua. Dentro de los beneficios que proporciona el aditivo además de reducir la cantidad de agua que se puede filtrar al través del concreto o mortero donde se emplee se tienen:

1. Aumenta la resistencia al intemperismo

- humedecimiento-secado
- congelamiento-deshielo

2. Aumenta la resistencia al ataque químico

3. Reduce la eflorescencia debida a la humedad (salitre)

4. Reduce las probabilidades de corrosión en el acero de refuerzo


La cantidad de aditivo a emplear depende de la impermeabilidad deseada, se han empleado de 190 a 390 ml por cada 100 Kg de cemento.

Aditivos para Concreto.

Un   aditivo   se   define   como   cualquier   sustancia   diferente   a   los   ingredientes convencionales del concreto, como son: el agua, los agregados y el cemento. El aditivo puede tener  forma  líquida  o  en  polvo y puede  ser  orgánico  o  inorgánico,  la  sustancia  se  agrega normalmente un poco antes del mezclado o durante el mezclado del concreto. Los aditivos se pueden emplear para propósitos muy diversos, sin embargo generalmente se emplean para hacer al concreto más manejable en su estado fresco, para modificar las etapas de hidratación, o para resaltar alguna propiedad en el estado endurecido. Generalmente el uso de aditivos encarece el producto final, por lo que es recomendable que antes de emplear un aditivo se verifique primero si con  un  cambio  en  las  proporciones  de  los  ingredientes  convencionales  se  obtienen  los resultados deseados. También es recomendable que cuando se haya decidido emplear aditivos, estos  no  se usen directamente  en  la  obra  sin  antes  haber  realizado  ensayes,  puede  resultar desastroso para la obra el descubrir que los aditivos no lograron los efectos deseados, los aditivos al igual que otros materiales son susceptibles de variaciones.

Estructura del Concreto.

El concreto se constituye aproximadamente de entre 70-80% de agregados (grava y arena) en volumen, el resto es pasta de cemento. La pasta de cemento a su vez se compone de un 30-50% de cemento en volumen y el resto es agua. La Figura 9.1 muestra esquemáticamente la estructura  del  concreto.  Como  se  puede  observar  el  agregado  ocupa  el  mayor  volumen  del concreto,  este  ingrediente  es  uno  de  los  más  abundantes  en  la  corteza  terrestre,  aunque  no necesariamente él  más  barato,  especialmente cuando  se  requiere someterlo a un proceso de trituración, cribado y/o lavado. El cemento, es sin lugar a dudas el ingrediente más caro con el que  se  elabora  el  concreto,  gran  parte  de  los conocimientos que contiene la tecnología del concreto van encaminados hacia el uso racional de este ingrediente. El cemento se debe emplear sólo en las cantidades adecuadas para cumplir con la resistencia y durabilidad concebidas para la aplicación en particular, los excesos generalmente acarrean efectos colaterales ya sea en el estado fresco o en el estado endurecido, además de que encarece las obras. Es una impresión personal del autor, que en México la gran masa de consumidores empíricos de materiales como el cemento y el acero desperdician cada año una gran cantidad de dinero en el uso excesivo (sin control) de estos  dos  materiales  (la  creencia  de  que  más  acero  y  más  cemento  dan  por  resultado  una construcción más fuerte, ha sido y continúa siendo un gran error).

Por otro lado, el agua, la cual también tiene un precio que no hay que subestimar, es un recurso natural cada vez más escaso y difícil de conseguir. El agua potable es más que suficiente para elaborar concreto, sin embargo, por la necesidad tan grande de reservar este preciado recurso para consumo humano, en algunas ciudades como la de México, en el futuro y por ley, algunas industrias como la del concreto premezclado tendrán que emplear el efluente de las plantas de tratamiento de aguas residuales para elaborar su concreto. Esto plantea un gran reto en el control
de la calidad tanto de las aguas tratadas como del concreto elaborado con dicho ingrediente.

Figura 9.1. Estructura del Concreto Hidráulico.

Como parte de la estructura del concreto se debe incluir el aire que se encuentre en la masa. El aire puede ser aquel que se produce en forma natural durante el mezclado y colocación del concreto en las cimbras, en cuyo caso se llama aire atrapado, este aire constituye hasta un 2% en volumen, pero puede ser más, especialmente si la colocación ha sido defectuosa. La forma de las burbujas de aire atrapadas es irregular. Por otro lado cuando se introduce intencionalmente aire en el concreto, generalmente por medio de un aditivo, la forma de las burbujas es esférica. El aire introducido se genera durante el mezclado, este tipo de aire se introduce intencionalmente en el concreto para protegerlo contra los efectos del intemperismo, la cantidad de aire varía entre 4 y 6 %.

Mezclado en la Elaboración de los Morteros.

El  mezclado  es  una  etapa  muy  importante  en  la  elaboración  de  los  morteros, frecuentemente esta etapa se maneja descuidadamente pensando que no influye en la calidad del producto final, cuando resulta exactamente lo contrario. Es común observar que los morteros se elaboran directamente sobre el suelo, lo que contamina el material y causa una baja en resistencia. Cuando los morteros se mezclan a mano, el trabajo se debe hacer sobre plataformas impermeables o sobre charolas grandes cuando la consistencia de la mezcla es aguada. Preferentemente se deben emplear mezcladoras mecánicas para garantizar una uniformidad en el mezclado y evitar que el agua o la lechada se pueda perder. En el laboratorio es común emplear en la elaboración de morteros una mezcladora como la mostrada en la Figura 8.8, con la cual se realizan mezclas de prueba hasta obtener la mezcla con las propiedades físicas y mecánicas adecuadas para el trabajo.

Posteriormente la mezcla seleccionada se ajusta a las condiciones de campo, y normalmente se emplea para el caso una mezcladora adecuada tanto en capacidad como en potencia. La Figura 8.9 muestra una mezcladora con eje horizontal, del eje salen unas paletas metálicas que giran en el sentido indicado por las flechas para proporcionar un mezclado intenso al mortero. Cuando se tiene la posibilidad de comprar el mortero premezclado, los problemas potenciales se disminuyen aún más, y los cuidados se reducen a disponer los arreglos necesarios para recibir el mortero y distribuirlo con cuidado dentro de la obra.

 Figura 8.8. Mezcladora de Laboratorio para Mortero Hidráulico.


Figura 8.9. Mezcladora de Aspas para Mortero Hidráulico.

Dosificación de Morteros.

Los morteros pueden dosificarse por peso o por volumen, debiéndose conciliar una gran cantidad de factores que hacen verdaderamente imposible definir un método de diseño de mezclas con validez universal, ya que si el método proviene de datos estadísticos generados con mezclas de ensaye, no existe ninguna garantía de que los materiales usados en dichos ensayos sean similares  a  los  que  el  usuario  del  método  tendrá  a  su alcance.  Por  otro  lado  los  métodos eminentemente teóricos tampoco son aplicables pues carecen de validez real. Lo más aconsejable es generar mezclas representativas por medio de ensayes de laboratorio, para esto se deben emplear los materiales disponibles pero adecuados para el trabajo, también se debe tratar de simular las condiciones ambientales que regirán en la obra, y finalmente, se deben realizar los ajustes de campo necesarios para controlar la calidad del producto final.

Algunos principios fundamentales en la dosificación de morteros incluyen lo siguiente:
•          Morteros con altos consumos de cemento generan altas resistencias pero también pueden
agrietarse excesivamente durante el secado. Este tipo de morteros fraguan muy rápido, son

muy densos, durables e impermeables y poseen una gran capacidad de adherencia.
•          Los morteros con bajo contenido de cemento son muy estables a los cambios volumétricos,
pero poseen muy baja adherencia, también son muy absorbentes y por su baja resistencia son

menos durables y rigidizan menos a estructuras como la mampostería de tabique.
•          Los morteros con altos contenidos de arena son más económicos y más estables a los cambios
volumétricos, siempre y cuando cumplan con la resistencia deseada.
•          La  granulometría,  textura  y  forma  de  los  granos  de  arena  son  muy  importantes  en  el
comportamiento de los morteros en estado fresco y tienen que ver tanto en el consumo de pasta de cemento como en la resistencia final del producto. Los morteros hechos con arenas bien graduadas y angulosas desarrollan una mejor adherencia y mayor resistencia pero son ásperas y difíciles de trabajar en estado fresco. Las arenas bien graduadas pero redondeadas producen morteros muy trabajables en estado fresco, pero generan menor adhesión y menor resistencia. Las arenas ligeras consumen mucha agua de mezcla, son difíciles de trabajar, generan bajas resistencias, son muy permeables y menos durables, pero son excelentes para lograr superficies antiderrapantes.
•          Los  morteros  que  poseen  aire  introducido  son  muy  trabajables  y  son  más  durables  al
intemperismo. El aire se introduce por medio de aditivos (líquidos), los cuales durante el mezclado  del  mortero  producen  burbujas  de  aire  que  quedan  atrapadas  en  el  mortero endurecido, las burbujas se alojan en la pasta de cemento. El porcentaje de aire introducido depende de la aplicación, ya que no necesariamente se pone aire para protección contra el intemperismo, también se puede poner aire para producir un material ligero o poroso, el aire introducido puede variar desde un 2% a un 20% en volumen. Si se desea dar una protección contra  el  intemperismo  normalmente  se  introduce  entre  un  3  y  un  9  % de aire,  estos porcentajes disminuyen un poco la resistencia con respecto al mortero que no lleva aditivo, pero esa  pérdida  se  compensa  con  la  protección  que  proporcionan.  Cada  aumento  en porcentaje de aire disminuye la resistencia a la compresión del mortero, por lo que si no se controla la dosificación del aditivo checando al mismo tiempo la resistencia de la mezcla, se pueden tener muchos problemas. A los morteros con altos contenidos de aire se les conoce también como mezclas celulares (algunos les llaman concretos celulares inapropiadamente puesto que no llevan agregados gruesos), estas mezclas llegan a tener hasta un 30% de aire en volumen y  son excelentes materiales aislantes. Como ilustración de la presencia del aire introducido, se presenta la Figura 8.7 en la cual se observan dos fotografías, una de ellas muestra una incipiente formación de burbujas (bajo porcentaje de aire) y la otra presenta una gran cantidad de burbujas alojadas en la pasta del mortero (alto contenido de aire), cabe hacer la aclaración que las mezclas son muy secas, esto se puede observar por la proximidad de las arenas y la poca pasta que las separa.
•          Los morteros pueden proporcionarse con la incorporación de una gran variedad de aditivos
(sustancias diferentes al cemento, el agua y la arena) según las propiedades que se requieran de él, ya sea en estado fresco o en estado endurecido. Algunas de las sustancias extras pueden ser la cal, los materiales plásticos y los aditivos empleados en el concreto. A continuación se mencionan algunas de las bondades de estos productos:

La cal se caracteriza por impartir una mayor plasticidad a las mezclas favoreciendo que el       agua se retenga en la mezcla y evitando que el mortero pierda humedad al hacer contacto con  los tabiques absorbentes, esta cualidad de la cal incorporada al mortero permite una buena       hidratación del cemento y disminuye el peligro de obtener morteros de baja resistencia y baja  adhesividad.

Los materiales plásticos, entre los que se encuentran las fibras de polipropileno y los polímeros látex son productos que mejoran tremendamente algunas de las propiedades de
los   morteros.  Las  fibras  permiten  desarrollar  una  gran  resistencia  al  agrietamiento  pues actúan como elementos de refuerzo a tensión, no imparten una ganancia significativa en la  resistencia a tensión del mortero, sin embargo ésta se mejora lo suficiente para disminuir notablemente la cantidad de microgrietas que suelen aparecer por contracción de secado o
por cambios volumétricos, en morteros se puede emplear de 1 a 2.5 kg. de fibra por m3de mezcla.  Los  polímeros  látex  son  sustancias  que  modifican  el  comportamiento  del cemento aumentando la resistencia a compresión del mortero, la capacidad a flexión, la adherencia  y la impermeabilidad, las cantidades de látex pueden variar entre 10 y 25% por peso del cemento.

 Figura 8.7. Morteros con Bajo y Alto Contenido de aire Introducido.

Por costumbres prácticas, muchas gentes emplean proporciones sencillas en la elaboración de morteros, la Tabla 8.1 resume algunas de esas prácticas. En la tabla no se indica la cantidad de agua aconsejable en las mezclas, el agua debe ser ajustada en el campo. Para seleccionar la cantidad de agua a emplear en la mezcla debe tomarse en cuenta que al menos se requiere tener un 23% de agua por peso del cemento para garantizar la hidratación, el resto del agua de mezcla estará destinada a facilitar la colocación del mortero. Evidentemente, el alcance de tablas de ayuda como, la presente, es muy limitado ya que como se ha visto los parámetros que influyen en la proporción de los morteros de cemento hidráulico son casi imposibles de prefijar.

Tabla 8.1. Proporciones Empíricas de Morteros Hidráulicos.

Resistencia en Morteros de Cemento Portland.

La  resistencia  de  los  morteros  se  desarrolla  principalmente  por  la  hidratación  del cemento, la estructura que se logra, integrada por los granos de arena rodeados por la pasta de cemento  endurece poco a  poco  convirtiéndose  con  el  tiempo  en  una  piedra  artificial.  Los investigadores  han  llegado  a correlacionar  de  manera  exhaustiva  la  resistencia  del  mortero (kg./cm2) con la relación por peso entre el agua y el cemento, esta relación se denota por a/c. La Figura 8.5 muestra esquemáticamente la correlación entre la relación a/c y la resistencia del mortero. La figura indica que a medida que la relación a/c disminuye la resistencia aumenta y por el contrario a medida que la relación a/c aumenta la resistencia disminuye.
Figura 8.5. Correlación entre la Relación a/c y la Resistencia del Mortero. 
La resistencia de los morteros de cemento Portland se evalúa por medio de ensayes de compresión,  se  emplean  cubos  de  mortero  de  5x5x5  cm  aproximadamente  elaborados  de acuerdo a la norma ASTM C-109, la norma mexicana similar es la NMX C-061. Las resistencias se checan a 1, 3, 7, 14 y 28 días, según se requiera dependiendo del tipo de cemento que se use.
La resistencia de los morteros se correlaciona también con otras propiedades en estado endurecido como son: la densidad, la permeabilidad, la contracción por secado, el módulo de elasticidad, la capacidad a flexión, expresada por medio del módulo de ruptura resultado de ensayar vigas de mortero apoyadas libremente y con carga al centro del claro, y la adherencia. De entre estas pruebas resulta especialmente ilustrativa para el caso de mamposterías de tabique la prueba para evaluar la capacidad de adherencia de los morteros, la norma que cubre este ensaye es la ASTM C-1072 la cual indica como probar la resistencia a la adherencia de los tabiques pegados con mortero, para esto se emplea una llave especial con la que se aplica un momento sobre el tabique superior de un muro de prueba construido para el caso, según se puede apreciar en la Figura 8.6.


Figura 8.6. Prueba de Adherencia por Medio del Momento de Llave.

La prueba debe instrumentarse para detectar el momento necesario para lograr desprender el tabique de arriba. La ventaja de la prueba anterior es que además de permitir evaluar la capacidad de adherencia del mortero, también se puede usar como una medida de control de calidad en la construcción de muros de mampostería de tabique.

Fluidez en Morteros de Cemento Portland.

La trabajabilidad de una mezcla de mortero tiene que ver con: la facilidad con que el albañil puede manejar la mezcla sin que se produzcan problemas de segregación, el tiempo en que la mezcla se puede trabajar sin que frague o se seque, la facilidad de colocación y la capacidad que posee la mezcla para retener el agua aun estando en contacto con superficies absorbentes como los tabiques u otros elementos constructivos. Como se puede uno imaginar, resulta muy difícil calificar la trabajabilidad de una mezcla con una simple prueba, sin embargo se ha logrado evaluar de manera indirecta la trabajabilidad de una mezcla por medio de la prueba de fluidez, aunque en realidad la prueba de fluidez se relaciona más concretamente con lo aguado de la mezcla. La prueba de fluidez se realiza en una mesa de fluidez como la mostrada en la Figura 8.3.

Figura 8.3. Prueba de Fluidez en Morteros de Cemento Portland.

En esta prueba se obtiene el porcentaje que aumenta el diámetro original de la base de un cono truncado formado previamente con un molde al centro de la mesa de fluidez, la medición del diámetro final se hace después de que la mesa ha sido sometida a una serie de caídas por medio
de una hélice truncada que la levanta y la deja caer súbitamente ( b ), la norma ASTM C-230 presenta algunos principios aplicables al control de la fluidez en los morteros.

Otra prueba que se ha empleado para medir la fluidez del mortero tanto en campo como en laboratorio es la prueba del cono de fluidez, esta prueba implementada por el Cuerpo de Ingenieros de los Estados Unidos de Norteamérica permite evaluar aquellas mezclas que se desean hacer penetrar en cavidades, y para las cuales la prueba de revenimiento empleada en concretos y otras pruebas no funcionan. El cono, semejante al mostrado en la Figura 8.4 se monta en una base firme, se tapa la salida del cono, se llena con el mortero hasta el nivel especificado para el volumen a ensayar, posteriormente se destapa el cono y se toma el tiempo que tarda el mortero en fluir hacia abajo por gravedad. Al comparar la consistencia de diversas mezclas por investigar, la prueba del cono de fluidez debe arrojar tiempos iguales para poder calificarlas con un mismo grado de consistencia.



Debe  tomarse  en  cuenta  que  al  hablar  de  consistencia  de  los  morteros  no  se  debe restringir la aplicación al caso de los morteros empleados en pegar tabiques, sino que es posible enfrentar una gran variedad de aplicaciones que requerirán en muchas ocasiones de nuevos métodos para evaluar la consistencia de las mezclas de la manera más adecuada, todo en función de la problemática en cuestión.

Morteros de Cemento Portland.

Los morteros de cemento Portland se elaboran con arena, agua y cemento Portland. Los morteros se han empleado tradicionalmente para pegar tabiques y en todo tipo de aplanados en muros y techos, sin embargo existen muchas otras aplicaciones en la ingeniería civil que tienen que ver con la necesidad de colocar un material de textura lo suficientemente fina para poder penetrar en pequeños resquicios ya sea para sellar, resanar o nivelar con mucha mayor facilidad de lo que es posible de hacer con los concretos. Debido a que los morteros no llevan grava son más fáciles de manejar y se consume menos energía en su mezclado y colocación, ya sea manual o por medios mecánicos.

Como se ha mencionado, para hacer un mortero se requiere cemento, arena y agua, estos  ingredientes básicos se  manejan en  proporciones adecuadas según  las  necesidades de fluidez y resistencia. Los parámetros anteriores pueden ser evaluados mediante pruebas, de manera que es relativamente sencillo controlar la calidad del mortero. Sin embargo en muchos trabajos el control se deja al albañil, el albañil controla de una manera empírica la calidad de la mezcla, casi siempre atendiendo exclusivamente a la facilidad de colocación del mortero y sin ninguna prueba extra. Esto es un grave error, pues origina una gran variabilidad en el material. Además, contrario a la creencia de que el costo de los morteros es bajo, debe considerarse que en ellos se consume más cemento por unidad de volumen de lo que se puede consumir en muchos concretos de uso común, ya que por el simple hecho de emplearse exclusivamente arena como agregado, es necesario consumir altos volúmenes de pasta (cemento + agua) para rodear las partículas, esto debido a la gran superficie específica que ofrecen las arenas.

Los principios básicos de comportamiento de los morteros se derivan de la estructura que presenta este material, todo mortero está formado por un volumen de pasta, un volumen de
sólidos (arena), y un volumen de aire. La Figura 8.1 muestra dicha composición.



Figura 8.1. Volúmenes Integrantes de un Mortero de Cemento Portland.

Una vez elaborado el mortero, es posible determinar los porcentajes volumétricos que ocupan los diversos ingredientes, para esto se debe contar con los pesos de los ingredientes y sus respectivos pesos específicos relativos, según se detallará enseguida. Una vez elaborada la mezcla se debe medir el volumen que ocupa, de tal volumen se quita el volumen del aire, y el volumen restante se descompone en los que corresponderían al cemento, al agua y a la arena.

La cantidad más difícil de determinar en un mortero es el volumen de aire contenido, éste se puede obtener por medio de un indicador de aire. En el caso de los morteros se acostumbra a emplear un indicador de bolsillo, el autor recomienda el uso de un indicador de mayor capacidad que el usual. El indicador empleado por el autor tiene una capacidad de 40 centímetros cúbicos de mortero, a diferencia del usual que emplea menos de 10. La Figura 8.2 muestra el indicador de aire modificado y la secuencia de prueba para determinar el contenido de aire aproximado que contiene el mortero. La secuencia de la prueba consta de las siguientes etapas:

a) se llena la copa abierta con el mortero y se enrasa perfectamente (40 c.c.),
b) se coloca el tubo de vidrio sobre la copa sellando a presión, el tubo de vidrio termina en    una punta abierta,
c) se llena el tubo de vidrio con alcohol hasta la marca del cero,
d) se tapa con el dedo la punta del tubo y se agita el indicador vigorosamente, con el objeto   de liberar todo el aire de la mezcla,
Figura 8.2. Determinación del Contenido de Aire en el Mortero por Medio del Indicador Modificado de Bolsillo.

e) se lee en la escala la disminución de volumen en centímetros cúbicos, este volumen corresponde a la cantidad de aire de la mezcla, posteriormente se calcula el porcentaje de aire correspondiente con base en los 40 c.c. de la muestra original.
Una vez determinado el porcentaje de aire en el mortero, se puede calcular los demás volúmenes considerando la siguiente ecuación:
Cada  uno  de  los  ingredientes  mencionados  juega  un  papel  muy  importante  en  las propiedades del mortero, por ejemplo el aire ya sea atrapado o introducido (por medio de aditivos)  proporcionan  fluidez  a  la  mezcla  y  protección  contra  los  cambios  térmicos.  La proporción agua-cemento es vital para proporcionar resistencia, adhesividad y fluidez. La arena juega el papel de relleno estabilizante pues disminuye los problemas de contracción y cambios volumétricos, al mismo tiempo que proporciona una determinada textura a la superficie expuesta, sin la arena el material se convierte en una pasta de cemento, toda pasta es más cara que el mortero con la misma relación agua cemento.

Sanidad de los Agregados.

Se entiende por sanidad de los agregados a la capacidad que tienen éstos para resistir el deterioro y la desintegración por intemperismo. Los efectos del intemperismo se traducen en cambios volumétricos como la expansión y la contracción que poco a poco van minando la resistencia de los agregados hasta que los desintegran. El intemperismo está asociado a los efectos del frío y el calor, el humedecimiento y el secado y las heladas o el congelamiento-deshielo. La norma ASTM C-88 establece un procedimiento para detectar la sanidad de los agregados, la prueba consiste en someter a un determinado peso de agregados a ciclos sucesivos de inmersión en una solución de sulfato de sodio o de magnesio por aproximadamente 18 horas combinadas con aproximadamente 6 horas de secado en horno. En cada uno de los ciclos la muestra se enfría, se criba y se calcula el porcentaje de pérdida de peso. La prueba se considera como una prueba acelerada de intemperismo, en la que artificialmente se provoca que las soluciones salinas generen cristales en las porosidades de los agregados, causando el efecto expansor que termina por desintegrar rápidamente a los agregados que no son resistentes.

Resistencia Mecánica de los Agregados.


Existen aplicaciones en la construcción donde se requiere que los agregados posean una buena resistencia para evitar el desgaste, la degradación o el deterioro causado por la abrasión. La forma de desgaste depende de la aplicación. Por ejemplo. Se puede producir desgaste entre las partículas durante el período de construcción de las bases para carreteras, pues los agregados deben soportar el peso del equipo de construcción. Durante la producción de materiales como el concreto hidráulico o el concreto asfáltico la acción de un mezclado intenso puede llegar a fraccionar o degradar las partículas. Durante la vida útil de estructuras como los pavimentos de asfalto o de concreto, la acción del tráfico puede desgastar y deteriorar las superficies si el agregado no es lo suficientemente resistente, algo similar ocurre con los pisos y las banquetas. Otro tipo de construcciones como los vertederos de presas o los canales de irrigación donde se emplea el concreto hidráulico requieren de agregados resistentes a la abrasión, aquí el agente abrasivo es el agua misma junto con todo tipo de partículas sólidas que pudiera transportar.

Para evaluar la resistencia de los agregados se han inventado una gran cantidad de pruebas, una de las pruebas de mayor uso y no por eso la más representativa de lo que sucede en la realidad es la prueba de Los Angeles, ASTM C-131. La prueba consiste en poner dentro de un barril metálico el agregado (grava) por probar junto con unas bolas de acero, las cuales al hacer girar el barril se levantan y caen golpeando los agregados, consecuentemente al degradarse los agregados se genera material fino. En la prueba se determina el porcentaje del material original que después de la prueba pase la malla No. 12, este porcentaje se interpreta como el porcentaje de desgaste. Entre más alto sea el porcentaje de desgaste mayor será la susceptibilidad del agregado para degradarse o romperse. En carreteras por ejemplo, no se acepta que el agregado grueso presente un desgaste mayor del 40 % para ser usado en la elaboración de carpetas asfálticas.

La Absorción de los Agregados.

La absorción de los agregados se obtiene generalmente después de haber sometido al material  a  una saturación  durante  24  horas,  cuando  ésta  termina  se  procede  a  secar superficialmente el material, y por diferencias de masa se logra obtener el porcentaje de absorción con relación a la masa seca del material. La formula para el cálculo de la absorción es la siguiente:
La cantidad de agua absorbida estima la porosidad de las partículas de agregado. Conocer la cantidad de agua que puede ser alojada por el agregado siempre resulta de mucha utilidad, en ocasiones se emplea como un valor que se especifica para aprobar o rechazar el agregado en una cierta  aplicación. Por  ejemplo,  cuando el  agregado puede influir en  el  comportamiento del concreto para soportar heladas, se especifica un agregado con baja absorción (no mayor al 5 %), por el peligro de deterioro en el material debido al congelamiento del agua absorbida en el agregado. La fórmula de cálculo para la absorción de gravas es igualmente aplicable para las arenas.

Peso Volumétrico

Normalmente el  peso volumétrico de los agregados se calcula en condiciones secas cuando se sigue alguna norma al respecto, tal norma generalmente especifica la manera en que debe llenarse un determinado recipiente con el agregado, el recipiente tiene un volumen adecuado para  el  tamaño  máximo  de  las  partículas,  y  el  llenado  por  lo  regular  se  hace  en  capas, consolidando cada capa con un varillado (varilla con punta de bala). El peso volumétrico se puede visualizar con la Figura 7.3, donde esquemáticamente se muestra que en el volumen del recipiente quedan contenidas las partículas de agregado, los poros o vacíos de las propias partículas y los espacios entre las partículas.

 Figura 7.3. Elementos que Intervienen en un Peso Volumétrico.

Relaciones Volumétricas y Gravimétricas

En cualquier tipo de construcción donde se manejen agregados es de suma importancia conocer sus relaciones volumétricas y gravimétricas, generalmente los agregados se manejan por volumen o por peso, e invariablemente se presenta la necesidad de convertir cantidades entre estas dos unidades. Frecuentemente se emplea el peso volumétrico de los agregados (peso por unidad de volumen) para convertir de peso a volumen o viceversa, en este caso el valor que nos representa esta relación se calcula con base en un muestreo del material, en este proceso es de suma importancia considerar las condiciones de humedad en las que se encuentra el agregado.

No es válido emplear el peso volumétrico de un agregado calculado con ciertas condiciones de humedad para estimar cantidades del mismo material en condiciones de campo completamente diferentes. Algo semejante ocurre con el peso específico relativo de los agregados, en este caso el parámetro es muy importante cuando hay que considerar las relaciones peso-volumen pero de las  partículas  en  forma  individual.  Los  agregados  pueden  tener  diferentes  condiciones  de humedad que habría que considerar con cuidado, la Figura 7.2 ilustra esos grados de humedad
según se apreciarían aislando una partícula en forma esquemática.

Figura 7.2. Grados de Humedad Posibles en una Partícula de Agregado.