Influencia de tratamientos de hidrofugación en las propiedades de los morteros de cal

Serie: Resúmenes revista CSIC materiales de construcción. INFLUENCIA DE TRATAMIENTOS DE HIDROFUGACIÓN EN LAS PROPIEDADES DE MORTEROS DE CAL Y CAL Y PUZOLANA.

C. FORTES REVILLA y M. T. BLANCO-VÁRELA. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC) REVISTA CSIC MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN, Vol. 51, n” 262, abril/mayo/junio 2001. Bajo licencia Creative Commons.

RESUMEN

En el presente trabajo se ha estudiado la influencia de la aplicación de tres productos hidrofugantes y un biocida a morteros de cal y morteros de cal y puzolana sobre sus propiedades físicas y microestructurales.

Los morteros de cal pueden tener procesos físicos, químicos y biológicos de deterioro por estar expuestos al medio ambiente. El morteros de cal es más biorreceptivo cuando lo comparamos con calizas o areniscas y es colonizado por bacterias, hongos y líquenes. Los microorganismos no sólo atacan los materiales de construcción; sino que también a los productos utilizados para su conservación. Todos estos fenómenos tienen como elemento común el agua, por ello, en los últimos 20-30 años, se ha extendido el empleo de hidrofugantes y biocidas como tratamiento protector del Patrimonio Cultural. Dentro de estos productos podemos encontrar una amplia diversidad, siendo probablemente los más utilizados las siliconas.

Las características más relevantes de las siliconas son: impermeabilidad al agua; mínima influencia sobre el color de los materiales; estabilidad frente a los agentes externos atmosféricos, etc. El principal agente de deterioro de los productos hidrofugantes son las radiaciones ultravioleta, que actúan sobre la zona hidrófoba de la silicona. Actualmente se están diseñando siliconas más duraderas; frente a las radiaciones ultravioleta.

Preparación de muestras de morteros

Se prepararon dos tipos distintos de morteros:

-Morteros de cal 1:3. Relación agua/cal 0,85

-Morteros de cal y puzolana. Cal:puzolana:arena 1:1:3. Relación agua:cal + puzolana= 0,55.

El proceso de curado garantizó que se produjese la carbonatación total del Ca(0H)2 en todas las muestras.

Una vez preparadas las muestras, fueron impregnadas con las 3 siliconas: Hydrophasc Superficii y PH-91503 y RC-80 (silicona comercial a modo de control) y un biocida llamado Algophase. La impregnación se realizó sumergiendo las probetas en los productos hidrofugantes, durante tres segundos, y dejándolas secar en condiciones ambientales.

Muestras Tratamiento

T-0 Sin tratamiento

T-1 Hydrophase Superficii

T-2 RC-80

T- 3 PH-91503

T-4 Algophase

T-5 Hydrophase Superficii + Algophase

T-6 RC-80 + Algophase

T-7 PH-91503 + Algophase

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Determinación de las propiedades de los morteros

Las propiedades determinadas en las muestras fueron las siguientes:

-Porosidad de los morteros.

-Coeficiente de saturación.

-Caracterización colorimétrica.

Ensayos de deterioro por acción de agentes agresivos

Se sometieron las probetas a los siguientes ensayos acelerados de envejecimiento:

-Ciclos de cristalización de sales.

-Ciclos de hielo-deshielo.

-Ciclos de humedad-sequedad.

-Ciclos de radiaciones ultravioleta.

Los parámetros que se estudiaron sobre las probetas antes y después de los ensayos fueron:

-Coeficiente de saturación

-Hidrofugacidad

-Pérdida de peso

-Coordenadas colorimétricas incluyendo un estudio visual del aspecto que presentaban.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Porosidad. La porosidad total de los morteros de cal descendió, en todos los casos, cuando se aplican los distintos tratamientos hidrofugantes. Estos descensos se encuentran entre el 25% para T-2 y el 12% para T-6. Los menores descensos se observan cuando el tratamiento contiene biocida (T-4, T-5 y T-6). Este descenso en la porosidad no se produjo por igual en los distintos tamaños de poro del mortero. Todos los tratamientos actúan ocupando los poros de tamaño de 1 a 0,1 µm, mientras que los poros de 0,1 a 0,01 µm solamente son ocupados por algunos de ellos. En los morteros de cal y puzolana la porosidad total también disminuye por el efecto de los tratamientos, aunque menos acusadamente (2,5 7%). Al contrario de lo que ocurre en los morteros de cal, la adición del biocida causa un mayor descenso en la porosidad

De estos datos se puede decir que los tratamientos disminuyen más la porosidad en los morteros de cal que en los morteros de cal y puzolana.

Hidrofugacidad. La eficacia de los tratamientos hidrofugantes se manifiesta por el aumento de la cantidad de agua repelida respecto a la muestra sin tratar. Tanto en los morteros de cal, como en los morteros de cal y puzolana los porcentajes de agua repelida son elevados. Esta propiedad, junto con el descenso de la porosidad total, hace que la aplicación de los tratamientos mejore la resistencia de los morteros frente a la acción del agua. El tratamiento T-7 (biocida) confiere una pequeña hidrofugacidad en el mortero de cal; mientras que en el mortero de cal y puzolana toda el agua depositada sobre él es absorbida.

Coeficiente de saturación. Se observó un descenso del coeficiente de saturación de las muestras tratadas en comparación con la muestra no tratada. En los morteros de cal el descenso del coeficiente de saturación es mayor que en los morteros de cal y puzolana, al igual que ocurría con el descenso de la porosidad.

Coordenadas colorimétricas. Los ensayos indican que los productos hidrofugantes oscurecen ligeramente el mortero, pero son tan ligeramente que no se aprecia a simple vista.

Durabilidad de los morteros tratados frente a agentes agresivos

Ciclos de cristalización de sales. Los morteros de cal sufrieron un deterioro apreciable a los 5 ciclos del ensayo. El mortero de cal (resistencia a compresión de 10,7 MPa) es un material poco resistente a las sales. El deterioro se produjo con la pérdida de la capa superficial de la probeta (de un espesor de 2 mm), es decir, con la zona que estaba impregnada con el tratamiento. Esta eliminación hace que la probeta pierda las propiedades que le confiere el tratamiento.

Los morteros de cal y puzolana (resistencia a compresión 13,5 MPa) se deterioraron en la misma secuencia (pierden las propiedades cuando pierden el recubrimiento superficial de la silicona) pero en menor medida.

Ciclos de hielo-deshielo. Los morteros de cal sufrieron un deterioro considerable después de 15 ciclos de hielo-deshielo. El proceso de deterioro de las probetas se produjo con la formación de grietas en la superficie y posterior desprendimiento de la superficie que contenía la silicona. En los morteros de cal y puzolana el deterioro a los 15 ciclos no era muy acusado por lo que se prolongó el ensayo hasta los 22 ciclos. Después de completarse los 22 ciclos, se observaron grietas y fracturas en las probetas con los tratamientos T-1 y T-3. Las demás probetas perdieron, en distinto grado, la capa superficial correspondiente a la profundidad de la impregnación, presentando también grietas y fracturas de distinta consideración.

Ciclos de humedad-sequedad. Los morteros de cal no se ven afectados por este ensayo. El aspecto visual, coeficiente de saturación e índice de hidrofugacidad permanecen constantes después de completarse los 30 ciclos que duraron el ensayo. El comportamiento de los morteros de cal y puzolana es similar al experimentado por los morteros de cal.

Con estos datos podemos concluir que todos los tratamientos, tanto en los morteros de cal como en los morteros de cal y puzolana, se comportan muy bien frente a los ciclos de humedad/sequedad.

Ciclos de radiaciones ultravioleta. En este ensayo se midió el índice de hidrofugacidad de los morteros antes de comenzarse el ciclo y transcurridas 500, 1.000, 1.750 y 2.000 horas de exposición a las radiaciones ultravioleta. En los morteros de cal no se observaron variaciones en las propiedades hidrofugantes de los tratamientos.

En los morteros de cal y puzolana el comportamiento es idéntico al descrito para los morteros de cal, excepto para el tratamiento T-5, en el que el tanto por ciento de agua repelida disminuye un 6,8% a las 1.750 horas, y un 7,4% a las 2.000 horas; viéndose así afectada su hidrofugacidad.

CONCLUSIONES

1-La porosidad disminuye en los dos tipos de morteros con la aplicación de los tratamientos, aunque de forma más acusada cuando no contienen el biocida en los morteros de cal. Los tratamientos disminuyen mayoritariamente los poros de tamaño comprendido entre 1 y 0.01 µm.

2-La hidrofugacidad que confieren los tratamientos químicos a los morteros de cal y cal y puzolana es excelente.

3-El coeficiente de saturación de los morteros disminuye con todos los tratamientos, pero de forma más acusada en los morteros de cal.

4-La aplicación de los tratamientos no confiere a los morteros cambios de color apreciables.

5-Los morteros tratados que mejor responden a los ensayos de deterioro son aquéllos que tienen menor porosidad y coeficiente de saturación. Para el mortero de cal el tratamiento que mejor resiste todos los ensayos de deterioro es T-2 (RC-80) y para el mortero de cal y puzolana T-3 (PH-91503).

6-En ambos tipos de mortero los daños efectuados por los agentes agresivos se manifiestan en la interfase tratamiento/mortero, desprendiéndose la capa superficial de 2 mm que corresponde a la profundidad del tratamiento. Esta pequeña profundidad se debe a que la impregnación se realizó por inmersión demasiado breve (3 segundos). Mejorando el método de impregnación, la profundidad aumentaría.

7-Los tratamientos no se afectan por las radiaciones ultravioleta después de ser expuestos durante 2.000 horas.

Autor fotografía: Dante Alighieri en http://commons.wikimedia.org bajo licencia Gnu free documentation license.
 
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