Mortero de cal o soplete [1] [2] es un mortero de albañilería compuesto por cal y un árido como arena , mezclado con agua. Es uno de los tipos de mortero más antiguos conocidos, utilizado en la antigua Roma y Grecia , cuando reemplazó en gran medida a los morteros de arcilla y yeso comunes en la construcción del antiguo Egipto . [3]
Con la introducción del cemento Portland durante el siglo XIX, el uso del mortero de cal en nuevas construcciones fue disminuyendo paulatinamente. Esto se debió en gran medida a la facilidad de uso del cemento Portland, su rápido fraguado y su alta resistencia a la compresión. Sin embargo, las propiedades blandas y porosas del mortero de cal aportan ciertas ventajas a la hora de trabajar con materiales de construcción más blandos como la piedra natural y la terracota . Por esta razón, si bien el cemento Portland continúa usándose comúnmente en construcciones nuevas de ladrillo y concreto , no se recomienda su uso en la reparación y restauración de estructuras de ladrillo y piedra construidas originalmente con mortero de cal. [4]
A pesar de su utilidad duradera durante muchos siglos ( hormigón romano ), la eficacia del mortero de cal como material de construcción no se ha comprendido bien; Las prácticas ancestrales se basaban en la tradición, el folclore y el conocimiento comercial, reivindicadas por la gran cantidad de edificios antiguos que permanecen en pie. Las pruebas empíricas realizadas a finales del siglo XX proporcionaron una comprensión científica de su notable durabilidad. [5] Tanto los profesionales como los propietarios de viviendas que pueden hacerlo usted mismo pueden comprar mortero de masilla de cal (y hacer que su mortero histórico combine tanto en color como en contenido) a través de empresas que se especializan en la preservación histórica y venden mortero premezclado en pequeños lotes. [6]
La cal proviene del inglés antiguo lim ('sustancia pegajosa, cal, mortero, cemento, gluten') y está relacionada con el latín limus ('limo, barro, lodo') y linere ('untar'). [7] El mortero es una mezcla con cemento y proviene del francés antiguo mortier ('mortero de construcción, yeso; cuenco para mezclar') de finales del siglo XIII y del latín mortarium ('mortero'). [7] La cal es un cemento [8] que es un aglutinante o pegamento que mantiene unidas las cosas, pero el cemento generalmente se reserva para el cemento Portland.
El mortero de cal apareció en la Antigüedad . En Occidente, los antiguos egipcios fueron los primeros en utilizar morteros de cal, [ cita necesaria ] que utilizaban para enlucir sus templos . Además, los egipcios también incorporaron varias limas en sus templos religiosos y en sus hogares. [ ¿ cómo? ] . En Oriente, las estructuras tradicionales indias se construyeron con mortero de cal, algunas de las cuales tienen más de 4.000 años (como Mohenjo-daro , un monumento patrimonial de la civilización del valle del Indo en Pakistán ). [9]
El Imperio Romano utilizó ampliamente morteros a base de cal. Vitruvio , arquitecto romano, proporcionó pautas básicas para las mezclas de mortero de cal. Los romanos crearon morteros hidráulicos que contenían cal y una puzolana como polvo de ladrillo o ceniza volcánica. Estos morteros estaban destinados a usarse en aplicaciones donde la presencia de agua no permitiría que el mortero se endureciera (carbonato) adecuadamente. [10]
El mortero de cal hoy en día se usa principalmente en la conservación de edificios construidos originalmente con él, pero puede usarse como una alternativa al cemento portland común. Está hecho principalmente de cal (hidráulica o no hidráulica como se explica más adelante), agua y un agregado como arena. El cemento Portland ha demostrado ser incompatible con el mortero de cal porque es más duro, menos flexible e impermeable. Estas cualidades conducen al deterioro prematuro de los ladrillos históricos blandos [11] , por lo que tradicionalmente se recomienda el uso de morteros de cal cocidos a baja temperatura con mortero existente de un tipo similar o para la reconstrucción de edificios utilizando métodos históricamente correctos. En el pasado, el mortero de cal solía mezclarse in situ con cualquier arena disponible localmente. Dado que la arena influye en el color del mortero de cal, los colores del mortero de rejuntado pueden variar dramáticamente de un distrito a otro. [12]
La cal hidráulica contiene sustancias que fraguan por hidratación , por lo que puede fraguar bajo el agua. La cal no hidráulica fragua por carbonatación y, por lo tanto, necesita exposición al dióxido de carbono del aire; el material no puede fraguar bajo el agua o dentro de una pared gruesa. En el caso de los morteros de cal hidráulica natural (NHL), la cal se obtiene a partir de calizas que contienen de forma natural un porcentaje suficiente de sílice y/o alúmina. La cal hidráulica artificial se produce introduciendo tipos y cantidades específicos de aditivos a la fuente de cal durante el proceso de combustión, o agregando una puzolana a la cal no hidráulica. La cal no hidráulica se produce a partir de una fuente de carbonato de calcio de alta pureza , como tiza, piedra caliza o conchas de ostra.
La cal no hidráulica está compuesta principalmente (generalmente más del 95%) de hidróxido de calcio , Ca(OH) 2 . La cal no hidráulica se produce calentando primero carbonato de calcio suficientemente puro a entre 954 ° y 1066 ° C, eliminando el dióxido de carbono para producir cal viva ( óxido de calcio ). Esto se hace en un horno de cal . Luego se apaga la cal viva : se hidrata mezclándola bien con suficiente agua para formar una suspensión (masilla de cal), o con menos agua para producir un polvo seco. Esta cal hidratada (hidróxido de calcio) se convierte naturalmente nuevamente en carbonato de calcio al reaccionar con el dióxido de carbono del aire, denominándose todo el proceso ciclo de la cal .
El proceso de apagado involucrado en la creación de una masilla de cal es una reacción exotérmica que inicialmente crea un líquido de consistencia cremosa. Luego se deja madurar durante 2 a 3 meses, dependiendo de las condiciones ambientales, para darle tiempo a que se condense y madure hasta convertirse en una masilla de cal.
Una masilla de cal madura es tixotrópica , lo que significa que cuando se agita una masilla de cal cambia de un estado de masilla a un estado más líquido. Esto facilita su uso en morteros , ya que hace que sea más fácil trabajar con un mortero. Si se deja reposar después de agitarla, la masilla de cal pasará lentamente de un líquido espeso a un estado de masilla. [ cita necesaria ]
Además de la piedra caliza a base de calcio, se pueden producir cales dolomíticas a base de carbonato de calcio y magnesio .
Una fuente frecuente de confusión respecto al mortero de cal surge de la similitud de los términos hidráulico e hidratado.
Si la cal viva se apaga con un exceso de agua se produce una masilla o lechada. Si se utiliza la cantidad justa de agua, el resultado es un material seco (el exceso de agua se escapa en forma de vapor durante el calentamiento). Esto se muele para hacer polvo de cal hidratada.
La cal en polvo hidratada y no hidráulica se puede mezclar con agua para formar una masilla de cal. Antes de su uso, la masilla generalmente se deja madurar en ausencia de dióxido de carbono (generalmente bajo agua). La masilla puede madurar tan solo 24 horas o durante muchos años; un mayor tiempo de maduración mejora la calidad de la masilla. Existe el argumento de que una masilla de cal que ha madurado durante un período prolongado (más de 12 meses) se vuelve tan rígida que resulta difícil trabajarla.
Existe cierta controversia ( hormigón romano ) sobre la calidad comparativa de la masilla formada a partir de cal hidratada seca en comparación con la producida como masilla en el momento del apagado. En general, se acepta que es preferible esto último. Una cal hidratada producirá un material que no es tan "graso", siendo un término comercial común para los compuestos que tienen una textura mantecosa más suave cuando se trabajan. A menudo, debido al almacenamiento prolongado y deficiente, la cal resultante producida por la cal hidratada exhibirá una carbonatación más prolongada. períodos así como menores resistencias a la compresión.
La cal no hidráulica tarda más en fraguar y es más débil que la cal hidráulica, y no se debe permitir que se congele antes de que esté bien fraguada. Aunque el proceso de fraguado puede ser lento, el tiempo de secado de un mortero de cal debe regularse a un ritmo lento para asegurar un buen fraguado final. Un mortero de cal de secado rápido dará como resultado un mortero final de baja resistencia y mala calidad que a menudo presenta grietas por contracción. En la práctica, los morteros de cal suelen protegerse de la luz solar directa y del viento con láminas de arpillera húmedas o se rocían con agua para controlar la velocidad de secado. Pero también tiene la cualidad de curación autógena (autocuración), donde parte de la cal libre se disuelve en agua y se vuelve a depositar en las pequeñas grietas que se forman.
En la región de mareas de Maryland y Virginia, las conchas de ostra se utilizaban para producir cal viva durante el período colonial. Al igual que otros materiales utilizados para producir cal, las conchas de ostras se queman. Esto se puede hacer en un depósito de cal en lugar de en un horno. Quemar conchas en un almiar es algo que Colonial Williamsburg y la recreación de Ferry Farm han tenido que desarrollar a partir de conjeturas y aprendizaje sobre el terreno. El almiar que construyeron consiste en troncos colocados en un círculo que se queman lentamente, convirtiendo las ostras contenidas en la pila de madera en un polvo ceniciento. [13] [14] Aquí se puede encontrar un vídeo explicativo de cómo se construyó el rick para Ferry Farm. Luego, la cáscara quemada se puede apagar y convertir en masilla de cal.
Los morteros que utilizan conchas de ostras a veces pueden identificarse por la presencia de pequeños trozos de concha en la junta de mortero expuesta. En la restauración de mampostería, los trozos de concha a veces se exageran para dar al espectador la impresión de autenticidad. Desafortunadamente, estos intentos modernos a menudo contienen proporciones de cemento Portland superiores a las necesarias . Esto puede provocar fallas en el ladrillo si la junta de mortero es más fuerte que los elementos del ladrillo.
La cal hidráulica fragua por reacción con el agua llamada hidratación.
Cuando se requiere un mortero de cal más fuerte, como para fines externos o estructurales, se puede agregar una puzolana , que mejora su resistencia a la compresión y ayuda a protegerlo de los daños causados por la intemperie. Las puzolanas incluyen ladrillo en polvo, arcilla tratada térmicamente, humo de sílice , cenizas volantes y materiales volcánicos. El conjunto químico impartido varía desde muy débil hasta casi tan fuerte como el del cemento Portland.
Esto también puede ayudar a crear tiempos de fraguado más regulados del mortero, ya que la puzolana creará un fraguado hidráulico, lo que puede ser beneficioso en proyectos de restauración cuando es necesario monitorear y mantener los plazos y, en última instancia, los costos.
La cal hidráulica puede considerarse, tanto en términos de propiedades como de fabricación, a medio camino entre la cal no hidráulica y el cemento Portland. La piedra caliza utilizada contiene cantidades suficientes de arcilla y/o sílice . El producto resultante contendrá silicato dicálcico pero, a diferencia del cemento Portland, no contendrá silicato tricálcico .
Se apaga lo suficiente como para convertir el óxido de calcio en hidróxido de calcio, pero no con suficiente agua para reaccionar con el silicato dicálcico. Es este silicato dicálcico el que en combinación con agua proporciona las propiedades de fraguado de la cal hidráulica.
El aluminio y el magnesio también producen un conjunto hidráulico y algunas puzolanas contienen estos elementos.
Existen tres grados de resistencia para la cal hidráulica natural, establecidos en la Norma Europea EN459; NHL2, NHL3.5 y NHL5. Los números representan la resistencia mínima a la compresión a los 28 días en newtons por milímetro cuadrado (N/mm 2 ). Por ejemplo, la resistencia del NHL 3,5 oscila entre 3,5 N/mm 2 (510 psi) y 10 N/mm 2 (1450 psi). [15] Son similares a la antigua clasificación de débilmente hidráulico, moderadamente hidráulico y eminentemente hidráulico, y aunque diferentes, algunas personas continúan refiriéndose a ellos indistintamente. La terminología para los morteros de cal hidráulica fue mejorada por el hábil ingeniero civil francés Louis Vicat en la década de 1830 a partir del sistema más antiguo de cal acuosa y de manera débil, moderada y eminente. Vicat publicó su trabajo a raíz de una investigación sobre el uso de morteros de cal en la construcción de puentes y carreteras en su obra. La empresa francesa Vicat sigue produciendo actualmente cementos naturales y morteros de cal. [16] Los nombres de los morteros de cal eran tan variados y conflictivos en todo el continente europeo que la reclasificación ha mejorado enormemente la comprensión y el uso de los morteros de cal.
El mortero de cal tradicional es una combinación de masilla de cal y áridos (normalmente arena). Una mezcla típica de mortero de cal moderna sería 1 parte de masilla de cal por 3 partes de arena lavada, bien graduada y afilada . Se han utilizado otros materiales como áridos en lugar de arena. La teoría es que los espacios vacíos entre las partículas de arena representan 1/3 del volumen de la arena. La masilla de cal, cuando se mezcla en una proporción de 1 a 3, llena estos huecos para crear un mortero compacto. El análisis de muestras de mortero de edificios históricos generalmente indica que se usaba comúnmente una proporción más alta de alrededor de 1 parte de masilla de cal por 1,5 partes [17] de agregado/arena. Esto equivale aproximadamente a 1 parte de cal viva seca por 3 partes de arena. A una mezcla de yeso gruesa tradicional también se le agregaba pelo de caballo para reforzar y controlar la contracción, lo cual es importante cuando se enyesa sobre listones de madera y para capas de base (o doblado) sobre superficies irregulares, como paredes de piedra, donde el mortero a menudo se aplica en capas más gruesas para compensar. los niveles superficiales irregulares.
Si se produce contracción y agrietamiento del mortero de cal, esto puede deberse a
Un método común para mezclar mortero de cal con cal en polvo es el siguiente:
El refuerzo del cabello es común en los revoques de cal y en los revoques históricos se pueden encontrar muchos tipos de cabello y otras fibras orgánicas. [18] Sin embargo, el material orgánico en la cal se degradará en ambientes húmedos, especialmente en enlucidos externos húmedos. [19] Este problema ha dado lugar al uso de fibras de polipropileno en nuevos revoques de cal [18]
Normalmente cualquier humedad en la pared hará que el mortero de cal cambie de color, indicando la presencia de humedad. El efecto creará una apariencia a menudo moteada de una pared encalada. A medida que cambian los niveles de humedad dentro de una pared, también lo hará el tono del lavado de cal. Cuanto más oscuro sea el tono de la cal, más pronunciado será este efecto.
Se puede dejar reposar una carga de mortero de cal mixta durante algún tiempo, sin que se seque (puede formar una costra fina). Cuando esté listo para usar, este grumo se puede volver a mezclar ("desarmar") nuevamente y luego usar. Tradicionalmente, en las obras de construcción, antes de utilizar mezcladores mecánicos, la masilla de cal (apagada en un pozo en la obra) era mezclada con arena por un trabajador que "golpeaba y apisonaba" la mezcla con un "larry" (una azada ancha con agujeros grandes). Luego se cubrió con arena y se dejó reposar durante un tiempo (de días a semanas), un proceso conocido como "banca". A continuación, esta masa se volvió a mezclar y se utilizó según fuera necesario. Este proceso no se puede realizar con cemento Portland.
La combinación de cemento Portland y cal se utiliza para la estabilización y solidificación del terreno mediante el establecimiento de columnas de cemento de cal o la estabilización de todo el volumen superior. [ Se necesita más explicación ] [22] El método proporciona un aumento de la resistencia en lo que respecta a vibraciones, estabilidad y asentamiento. En la construcción, por ejemplo, de carreteras y vías férreas, el método es más común y extendido (calle Reina Eufemias en el centro de Oslo, E18 en Tønsberg, etc.). [ cita necesaria ]
Para fines de conservación, se suelen utilizar morteros Tipo N y Tipo O. Un mortero tipo N consta de 1 parte de Portland, 1 parte de cal y 6 partes de arena u otro agregado (1:1:6). Un mortero tipo O consta de 1 parte de Portland, 2 partes de cal y 9 partes de arena u otro agregado (1:2:9). El mortero de cal puro no tiene Portland y 1 parte de cal por 3 partes de arena u otro agregado. La adición de cemento u otra puzolana para disminuir los tiempos de curado se conoce como “calibración”. Además del Portland, se han utilizado cenizas y polvo de ladrillo para calibrar los morteros. [23]
Para fines de restauración histórica y trabajos de restauración que impliquen rejuntado o reemplazo de ladrillos, los albañiles deben descubrir el ladrillo y el mortero originales y repararlos con un material similar. El Servicio de Parques Nacionales proporciona orientación para el rejuntado adecuado de mampostería a través del Informe de Preservación 2. [24] En general, el Informe 2 sugiere que el rejuntado debe realizarse con un mortero similar o más débil. Por lo tanto, una junta recta de mortero de cal debe rejuntarse del mismo modo. Debido a la popularidad del cemento Portland, este no suele ser el caso. Un sistema de muro necesita un equilibrio entre el mortero y el ladrillo que permita que el mortero sea la parte débil de la unidad.
Cuando el mortero es más fuerte que el ladrillo, impide cualquier movimiento natural en la pared y las caras del ladrillo comenzarán a deteriorarse, proceso conocido como desconchado , proceso por el cual la cara exterior de un ladrillo se degrada y puede desprenderse o voltearse. al polvo. También hay un movimiento natural de agua a través de un muro de mampostería. Una mezcla fuerte de cemento Portland evitará el libre flujo de agua de un área húmeda a una seca. Esto puede hacer que la humedad ascendente quede atrapada dentro de la pared y provoque fallas en el sistema. Si la humedad no puede escapar al aire, dañará la estructura de la pared. El agua que se congela en la pared es otra causa de desconchado.
En los trabajos de restauración de estructuras anteriores al siglo XX, debe haber una alta proporción de cal y agregados con respecto a Portland. Esto reduce la resistencia a la compresión del mortero pero permite que el sistema de pared funcione mejor. El mortero de cal actúa como una mecha que ayuda a extraer el agua del ladrillo. Esto puede ayudar a evitar que el ladrillo más viejo se descascarille. Incluso cuando el ladrillo es un elemento moderno y más duro, rejuntar con un mortero de cal en mayor proporción puede ayudar a reducir la humedad ascendente.
Puede que no sea aconsejable para todos los consumidores utilizar un mortero de cal puro. Sin Portland en la mezcla, hay menos control sobre el fraguado del mortero. En algunos casos, un ciclo de congelación y descongelación será suficiente para provocar una falla en la junta de mortero. El mortero de cal puro también puede tardar mucho en curarse por completo y, por lo tanto, el trabajo debe realizarse en una época del año en la que las condiciones climáticas sean propicias para que el mortero fragüe correctamente. Esas condiciones no sólo están por encima de las temperaturas bajo cero sino también de estaciones más secas. Para proteger el mortero de curado lento de la humedad, se puede añadir un siloxano a la superficie. En el caso de las estructuras históricas, esta puede ser una estrategia controvertida, ya que podría tener un efecto perjudicial para el tejido histórico.
La presencia de Portland permite obtener un mortero más estable. La estabilidad y previsibilidad hacen que el mortero mezclado sea más fácil de usar, especialmente en aplicaciones donde se colocan secciones enteras de pared. Los contratistas y diseñadores pueden preferir mezclas que contengan Portland debido a su mayor resistencia a la compresión que un mortero de cal puro. Como muchos edificios mixtos anteriores a Portland todavía están en pie y tienen mortero original, los argumentos a favor de una mayor resistencia a la compresión y facilidad de uso pueden ser más el resultado de la práctica actual y la falta de comprensión de las técnicas más antiguas.