Design of ready-to-use rendering mortars for use in restoration work

Resumen

Desde el descubrimiento del cemento Portland, hace casi dos siglos, la producción industrial de morteros llevó a entusiasmar a tal punto a arquitectos e ingenieros que el cemento Portland remplazó los morteros tradicionales en la totalidad de las nuevas construcciones. Lamentablemente, esto ocurrió también en los edificios históricos, donde el cemento fue usado irracionalmente como material de restauración. La incompatibilidad del cemento con los materiales de construcción tradicionales ha causado la aceleración de los procesos de deterioro, con daños finales irreversibles en nuestro Patrimonio Arquitectónico y Artístico. Hoy en día los profesionales están demostrando un renovado interés hacia el uso de morteros tradicionales, especialmente en base cal, ya que estos aseguran compatibilidad, adaptabilidad y longevidad. Sin embargo, las técnicas de producción adoptadas en el pasado no se pueden recuperar en la época moderna, ya que hay que tener en cuenta otros requisitos, como tiempos y costes de producción. Esta Tesis doctoral quiere contribuir a la conservación del Patrimonio Arquitectónico, proporcionando una base para el diseño de nuevos morteros de restauración para revestimientos que se puedan producir y comercializar a nivel industrial. Con este fin, los componentes de los morteros y los métodos de preparación se han seleccionado teniendo en cuenta tanto los requisitos de la restauración, como los de la industria. Muchas de las técnicas analíticas más empleadas para la caracterización de los morteros se han usado en esta Tesis doctoral: - Los componentes y morteros se han caracterizado mediante técnicas químicas (fluorescencia de rayos X; cromatografía de iones) y mineralógicas (difracción de rayos X; termogravimetría) y su textura y microestructura se han estudiado mediante microscopía óptica y electrónica de barrido y trasmisión. - Las propiedades de los morteros en estado fresco se han evaluado mediante métodos estándar (ensayo de consistencia) y no-estándar (¿wet packing method¿). Además, distintos aparatos reológicos se han usado para caracterizar el comportamiento de las cales hidratadas en suspensión, que está relacionado con la trabajabilidad del mortero. - Las propiedades físico-mecánicas de los morteros en estado de endurecimiento se han determinado mediante ensayos hídricos (absorción libre de agua y secado; imbibición capilar; conductividad hidráulica; permeabilidad al vapor de agua) y mecánicos. Además, algunas técnicas físico-mecánicas no destructivas y parcialmente destructivas, tales como ultrasonidos y una prensa micro-mecánica, se han utilizado con éxito para la caracterización textural de los morteros. - Se han diseñado nuevos ensayos de laboratorio para el estudio de la durabilidad de los morteros y de los mecanismos de deterioro inducidos por variaciones de temperatura y humedad, lluvia, ciclos de hielo-deshielo y ataque por sales. Los componentes iniciales elegidos para esta Tesis han sido: dos cales hidratadas de composición calcítica y dolomítica, dos áridos calcítico y silíceo, dos componentes hidráulicos usados como aditivos y tres adiciones. Las condiciones de curado de baja humedad a las que se han expuesto los morteros durante el estudio han sido decisivas en la selección de los componentes y las dosificaciones finales, tal y como se indica a continuación: - Las cales calcítica y dolomítica presentan una microestructura muy diferente que influye en su comportamiento en suspensión y, consecuentemente, en la trabajabilidad final de la pasta de mortero, que es mayor cuando se utiliza cal dolomítica. Sin embargo, los morteros de cal dolomítica han mostrado una retracción mucho más alta y peores propiedades durante el endurecimiento, con respecto a los de cal calcítica. Por tanto, el uso de la cal dolomítica en esta Tesis se ha descartado. - El uso de un árido calcítico o silíceo tiene una influencia directa sobre la cantidad de agua de amasado, así como sobre la porosidad abierta, que era más alta en los morteros con árido calcítico. Sin embargo, se ha observado que el árido calcítico induce una mejora en la microestructura y textura de los morteros durante la carbonatación, por lo que se ha elegido el árido calcítico para esta investigación. - Dos componentes hidráulicos se han añadido a los morteros: cemento blanco Portland y metacaolín. El primero ha resultado ser un componente perjudicial en la durabilidad de los morteros y su uso se ha definitivamente descartado. El ultimo, en cambio, ha mejorado las propiedades físico-mecánicas de los morteros. Sin embargo, los morteros presentaban aún una alta porosidad, por lo que se ha considerado necesario el uso de adiciones para reducir el contenido en agua. - La perlita ha permitido disminuir la densidad de los morteros y el contenido en agua y, además, ha aumentado su trabajabilidad. El derivado de celulosa ha reducido la cantidad de agua de amasado y mejorado la capacidad de retención de agua de la cal. Finalmente, el plastificante ha aumentado ligeramente el contenido en agua pero ha mejorado sustancialmente la trabajabilidad de los morteros, favoreciendo la dispersión de las partículas y, por tanto, su reactividad. - Los estudios realizados han destacado también la importancia de la correcta elección de las proporciones aglomerantes-áridos más apropiadas para morteros de restauración para revestimiento. Esta Tesis doctoral cumple con los objetivos iniciales propuestos, respecto a la selección de los componentes y dosificaciones más adecuados para el diseño de morteros de revestimiento compatibles y durables. Además, esta Tesis proporciona nuevos conocimientos de los métodos de ensayo y líneas guía para la preparación de morteros de cal.