Componentes del Mortero. Características
De Construmatica
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Conglomerantes
Entendemos por conglomerante, un material capaz de unir fragmentos de una o varias sustancias y dar cohesión al conjunto por efecto de transformaciones químicas en su masa, que origina nuevos compuestos.
Los conglomerantes utilizados en la fabricación de morteros son productos artificiales de naturaleza inorgánica y mineral. Se obtienen a partir de materias primas naturales y, en su caso, de subproductos industriales. Se distinguen tres tipos:
Cales
Las cales utilizadas en los morteros pueden ser aéreas o hidráulicas. Sus especificaciones están contempladas en la Norma UNE-EN 459-1.
- Cal Aérea: Las cales aéreas hidratadas (apagadas) endurecen únicamente con el aire. Esta cal, amasada con agua y expuesta a la acción del aire, primero fragua por cristalización del hidróxido cálcico y luego endurece al carbonatarse los cristales por acción del CO2 atmosférico. El proceso es lento y el producto resultante poco resistente a la acción del agua.
- Cal Hidráulica. Las hidráulicas, amasadas con agua forman pastas que fraguan y endurecen a causa de las reacciones de hidrólisis e hidratación de sus constituyentes. El proceso es más rápido que en el caso de la cal aérea y da lugar a productos hidratados, mecánicamente resistentes y estables, tanto al aire como bajo el agua.
En general, la cal se usa para mejorar la plasticidad del mortero y aclarar su color.
Cementos
Son los conglomerantes hidráulicos más empleados en la construcción debido a estar formados, básicamente, por mezclas de caliza, arcilla y yeso que son materiales muy abundantes en la naturaleza. Su precio es relativamente bajo en comparación con otros materiales y tienen unas propiedades muy adecuadas para las especificaciones que deben alcanzar.
En los morteros mixtos se utiliza además la mezcla con cal. Las características de los cementos vienen reguladas por la instrucción de Recepción de Cementos RC-97 (en proyecto RC-03). Se distinguen cementos comunes (CEM), blancos (BL), resistentes a sulfatos (SR) y/o al agua del mar (MR). La selección y clasificación de los cementos se realiza en función de la aplicación del mortero, si bien las mejores prestaciones y fiabilidad se obtienen en los morteros industriales frente a los elaborados in situ.
Existen cementos especiales para albañilería cuyas características y proporciones se definen en la Norma UNE-EN 413-1.
A partir de lo anterior, conviene explicar con mayor profundidad la principal cualidad del cemento portland, que además lo caracteriza:
- a) Cuando se mezcla un conglomerante hidráulico con una cantidad conveniente de agua, para obtener una consistencia normal, se forma inmediatamente una masa de carácter plástico, que es moldeable pero con el tiempo va aumentando su viscosidad y su temperatura. Durante unos 15 minutos, es posible conseguir una mayor fluidez mediante amasado mecánico. Presenta pues, un carácter «tixotrópico».
- b) Al cabo de un tiempo, que puede oscilar entre los 15 y los 120 minutos aproximadamente (dependiendo del tipo de componentes empleados), la masa tiende a volverse rígida, dando lugar al «Principio de Fraguado». Al tiempo que transcurre entre el contacto con el agua y el principio de fraguado se le denomina «tiempo de fraguado inicial». Cuando se inicia el fraguado, el mortero debe estar colocado en obra, toda operación de reamasado, vertido, etc. es perjudicial para el correcto desarrollo de las propiedades del mortero.
- c) Desde el principio de fraguado la resistencia mecánica de la masa aumenta, debido a la formación de fases cristalinas insolubles, deshidratando parcialmente la masa, hasta llegar a ser completamente indeformable. Este instante se conoce como «Fin de Fraguado». El tiempo que transcurre entre el principio de fraguado y el final de fraguado es el período de fraguado, que puede durar entre 45 minutos y 10 horas, según los casos.
- A partir del final del fraguado, se produce el «Período de Endurecimiento» (4 horas en adelante), fase donde existe un crecimiento exponencial de las resistencias mecánicas de la masa, debido a consolidación final mediante formación de fases cristalinas que rellenan los huecos y a la evaporación del agua sobrante. A los 28 días, en condiciones normalizadas, se obtiene una resistencia a compresión que define el tipo de mortero. En la resistencia final es fundamental la incidencia de las condiciones ambientales y de aplicación, en especial el curado.
Las proporciones del conglomerante o conglomerantes en un mortero dependen de su aplicación. En cualquier caso las mejores prestaciones, rendimientos y fiabilidad son más fácilmente alcanzables en los morteros realizados en fábrica por su mayor control de calidad.
Áridos
Los áridos que forman parte de morteros son materiales granulares inorgánicos de tamaño variable. Su naturaleza se define como inerte ya que por sí solos no deben actuar químicamente frente a los componentes del cemento o frente a agentes externos (aire, agua, hielo, etc.). Sin embargo, sí influyen de forma determinante en las propiedades físicas del mortero, al unirse a un conglomerante. En general, no son aceptables áridos que contengan sulfuros oxidables, silicatos inestables o componentes de hierro igualmente inestables.
Tipos de áridos
Según su procedencia y método de obtención, los áridos pueden clasificarse en:
- Áridos naturales. Son los procedentes de yacimientos minerales obtenidos sólo por procedimientos mecánicos. Están constituidos por dos grandes grupos:
- Áridos granulares. Se obtienen básicamente de graveras que explotan depósitos granulares. Estos áridos se usan después de haber sufrido un lavado y clasificación. Tienen forma redondeada, con superficies lisas y sin aristas, y se les denomina «áridos rodados». Son principalmente áridos de naturaleza silícea.
- Áridos de machaqueo. Se producen en canteras tras arrancar los materiales de los macizos rocosos y someterlos posteriormente a trituración, molienda y clasificación. Presentan superficies rugosas y aristas vivas. Son principalmente áridos de naturaleza caliza, aunque también pueden ser de naturaleza silícea.
- Áridos artificiales. Están constituidos por subproductos o residuos de procesos industriales, resultantes de un proceso que comprende una modificación térmica u otras. Son las escorias siderúrgicas, cenizas volantes de la combustión del carbón, fílleres, etc.
- Áridos reciclados. Resultan de un tratamiento del material inorgánico que se ha utilizado previamente en la construcción, por ejemplo, los procedentes del derribo de edificaciones, estructuras de firmes, etc.
Aunque las arenas no toman parte activa en el fraguado y endurecimiento del mortero, desempeñan un papel técnico muy importante en las características de este material, porque conforman la mayor parte del volumen total del mortero. Por ello, podríamos decir que la arena es la esencia del mortero. De ahí la importancia de conocer algunas de sus características tanto fisicas como quimicas.
Propiedades físicas de los áridos
Tamaño del árido: Los áridos se dividen en arenas (árido fino) y gravas (árido grueso). La diferencia entre unos y otros está únicamente en su tamaño. Se denomina arena al material granular que pasa por un tamiz de 4 mm de luz de malla. Grava es el material granular que queda retenido en dicho tamiz.
Tamaño (d/D): Las arenas reciben una denominación nominal (d/D) en términos del menor (d) y del mayor (D) tamaño de los tamices, dentro de los cuales se encuentra la mayor parte del árido (por ejemplo: 0/2, 0/4, etc.).
Dentro de las arenas se pueden distinguir las arenas gruesas (2/4) y arenas finas (0,063/2). Se denomina fino o filler de árido, al que su porcentaje en masa que pasa por el tamiz 0,063 es mayor del 70%, según la UNE-EN 13139.
Granulometría de una arena: La composición de los distintos tamaños de las partículas que integran un árido se denomina granulometría. Esta relación viene dada por la norma UNE-EN 933-2 que recoge una serie de tamices constituido por los siguientes pasos de malla:
0,063 – 0,125 – 0,250 – 0,500 – 1 – 2 – 4 mm
Los áridos estipulados para morteros según la designación d/D explicada son:
0/1 – 0/2 – 0/4 – 0/8 – 2/4 y 2/8
Esta designación admite alguna cantidad de partículas retenidas en el tamaño mayor (límite superior) o que atraviesan el tamiz menor (límite inferior). Los áridos marcan un límite inferior y un límite superior referido al porcentaje en peso que pasa por los tamices según la Norma UNE-EN 13139.
El fin último de la granulometría es conocer la curva granulométrica de la arena así como su módulo granulométrico.
Curva granulométrica. Una vez realizado el tamizado de la muestra, los resultados obtenidos se representan en un gráfico donde en el eje vertical se colocan los porcentajes que pasan acumulados por cada tamiz y en el eje horizontal la abertura de los mismos. Con la representación gráfica de una arena se puede identificar rápidamente si ésta tiene exceso de fracciones gruesas o finas o la presencia de discontinuidades en la distribución por tamaños.
Módulo granulométrico. Consiste en la suma de los porcentajes retenidos acumulados en los tamices de la serie UNE dividida por 100. El modulo granulométrico recibe el nombre también de módulo de finura.
Este módulo nos da idea del tamaño medio del árido empleado en un mortero. Pueden existir infinidad de áridos con el mismo módulo granulométrico, que tengan granulometrías totalmente diferentes. No obstante, resulta adecuado conocer su valor debido a que todas las mezclas de áridos que poseen el mismo módulo precisan la misma cantidad de agua para producir morteros de la misma trabajabilidad y resistencia. Esto es así siempre que empleen idéntica cantidad de cemento y de los restantes componentes del mortero, ya que, variaciones en el módulo de los áridos indican que ha habido alteraciones en los de una misma procedencia.
Finos. Se entiende por finos la fracción granulométrica de una arena que pasa por el tamiz 0,063 mm. La cantidad máxima de finos también está regulada según prEN 933-1. Pese a que los finos incorporan plasticidad al mortero, es conveniente controlar su contenido en el mismo, ya que un exceso de éstos puede provocar un aumento de la relación agua/cemento, con la consiguiente disminución de la resistencia mecánica de dicho mortero. Por otra parte, el exceso de finos puede favorecer a la aparición de fisuras por retracciones en el mortero.
Humedad. Debe controlarse el grado de humedad de los áridos que van a emplearse en la fabricación del mortero, dado que el contenido de humedad existente en estos componentes puede alterar la relación agua/cemento prevista.
La granulometría idónea de un mortero depende de las exigencias que vayamos a requerir y de su aplicación específica. Obtenerla requiere, como hemos visto, precisión y control al suministrador lo que no siempre es fácil de aplicar en obra.
Los morteros secos, por su control en la recepción de componentes, vigilan el cumplimiento de las granulometrías exigidas y optimizan las composiciones granulométricas en función de los requisitos demandados en un proyecto, asegurando las prestaciones finales y mejorando la calidad de los resultados.
Existen un conjunto de propiedades químicas de los áridos que deben ser controladas en la fabricación del mortero. El contenido en cloruros, sulfatos o posibles reacciones álcali-árido pueden degradar la calidad final del material. La designación de los áridos adecuados para la fabricación de morteros viene dada por la Norma UNE-EN 13139.
Aditivos
Son sustancias o materiales añadidos, antes o durante la mezcla del mortero, en pequeñas cantidades con relación a la masa del cemento (su proporción no supera el 5% en masa del contenido de cemento). Su función es aportar a las propiedades del mortero, tanto en estado fresco como endurecido, determinadas modificaciones bien definidas y con carácter permanente.
Los aditivos aptos para morteros deben cumplir las exigencias prescritas en la Norma UNE-EN 934 y en el prEN 934-3.
Estos componentes pueden producir una única modificación en las características del mortero (Función principal); o bien, además, modificaciones adicionales (Función secundaria).
Los aditivos más comunes se clasifican según las propiedades que confieren al mortero, conforme a su función principal, en los siguientes grupos principales:
Aireante: modificadores del contenido en aire
Este efecto consiste en la introducción dentro de la masa de mortero de pequeñas burbujas de aire de diámetro comprendido entre 10 y 500 micras durante el amasado. Estas burbujas son muy beneficiosas ya que:
- Debido a su forma esférica y flexible actúan como lubricante del mortero en estado fresco, mejorando la docilidad.
- Interrumpen la red capilar de la masa del mortero, impidiendo la penetración de agua y productos de la hidratación del cemento, protegiendo la masa del efecto de las heladas.
- Al incluir aire, disminuyen la densidad aparente del mortero fresco, lo cual, unido a lo anterior, tiende a evitar la segregación y exudación del mortero en estado fresco.
El contenido de este aditivo debe ser perfectamente controlado puesto que su exceso deriva en una sensible perdida de las resistencias finales del mortero.
Plastificante: modificadores de la reología en estado fresco
Este efecto provoca que aumente la docilidad del mortero en estado fresco. Se consigue mediante la dispersión temporal de las partículas de cemento, que origina:
- Reducción de la relación agua/cemento en beneficio de la resistencia mecánica y la durabilidad.
- Aumento de la plasticidad del mortero permaneciendo la mezcla trabajable durante un mayor período de tiempo.
Por el contrario, un inadecuado contenido de los plastificantes puede acarrear un excesivo tiempo de fraguado.
Retardantes: Modificadores del tiempo de fraguado y/o endurecimiento (Retardadores del fraguado)
Son aditivos que retrasan el tiempo de fraguado del cemento, de modo que aumenta el periodo necesario para que los morteros pasen del estado plástico al estado sólido, sin influir notablemente en la evolución de las resistencias mecánicas en las edades finales. Así, prolongan el tiempo de trabajabilidad del mortero.
Como en los casos anteriores, debe medirse cuidadosamente las proporciones de los retardantes empleados para no ocasionar efectos contraproducentes en el resultado final de la mezcla.
Hidrofugantes
Están compuestos principalmente por ácidos grasos saturados o insaturados. El principal efecto de estos aditivos es minimizar la absorción de agua por los capilares del mortero endurecido. Esto no supone que el mortero sea impermeable (para ello hay que recurrir a imprimaciones especiales), sino que su capacidad de absorción frente al agua a baja presión (agua de lluvia) es sustancialmente menor que un mortero fabricado sin este aditivo.
Retenedores de agua
Estos aditivos aumentan enormemente la capacidad de retención de agua e impiden, así, que el mortero pierda agua con demasiada rapidez. Se fundamentan en el incremento de la viscosidad de la pasta y generan los siguientes efectos:
- Reducen la absorción de agua y su tendencia a la evaporación.
- Mantienen suficiente agua para que el cemento se hidrate convenientemente y desarrolle, de modo conveniente, todas sus propiedades.
- Modulan la viscosidad de la masa de mortero.
- Atenúan la tendencia a la exudación en los casos de granulometrías incorrectas o carencia de finos.
Resinas
Las resinas se definen como ligantes orgánicos poliméricos que aportan, principalmente al mortero, adherencia química. Se emplean fundamentalmente para la fabricación de morteros cola, impermeables, de reparación, etc. Las resinas mejoran las propiedades durante la aplicación del mortero, en el fraguado y a lo largo de su vida útil. Entre otros efectos, son destacables:
- Aumento de la capacidad adherente.
- Aumento de la elasticidad.
- Mejora de la impermeabilidad.
Para que la función de todos estos aditivos sea realmente eficaz y para evitar efectos no deseados, es imprescindible asegurar cuantitativa y cualitativamente una adecuada mezcla de todos los componentes.
Debido al proceso industrial propio de la fabricación del mortero seco, este producto garantiza al máximo la correcta dosificación de aditivos, así como su dispersión y homogeneización en la masa del mortero debido a su amasado en seco.
Adiciones
Las adiciones son materiales inorgánicos que finamente divididos se pueden utilizar en la fabricación de morteros con el fin de mejorar ciertas propiedades o conseguir propiedades especiales. Son preferentemente materiales inorgánicos tales como: pigmentos, filleres minerales, puzolánicos, cenizas volantes, escorias, de sílice, etc.
Los colorantes son pigmentos, que añadidos a la mezcla del mortero en el momento de su fabricación, tienen por finalidad dar al mismo una coloración distinta a la gris o blanca que normalmente presenta, de acuerdo con unos requerimientos estéticos.
Los pigmentos empleados deben presentar gran estabilidad frente al paso del tiempo, variaciones térmicas y radiación solar.
El efecto de los pigmentos es diferente en el mortero fresco que en el endurecido. Generalmente, en este último, los tonos se aclaran por lo que es conveniente realizar pruebas previas cuando se quieran conseguir tonalidades de color determinadas.
Otro destacado material entre las adiciones son las cenizas volantes, Su empleo, ya sea al incorporar las cenizas en suspensión directamente en el seno de la mezcla, modifica alguna de las características más importantes de los morteros. Se registra una mejora entre las prestaciones que son frecuentemente exigidas tales como: la trabajabilidad, la resistencia, la retracción de fraguado, el calor de hidratación, la impermeabilidad, la durabilidad y la reacción álcali-árido.
Agua
El agua utilizada, tanto en el amasado como durante el curado en obra, debe ser de naturaleza inocua. No contendrá ningún agente en cantidades que alteren las propiedades del mortero, tales como sulfatos, cloruros, etc. De lo contrario pueden derivarse, por ejemplo, eflorescencias si el contenido en sales solubles es elevado. O bien, en el caso de morteros armados, se cuidará especialmente que no porte sustancias que produzcan la corrosión de los aceros.
En general, se pueden emplear todas aquellas aguas cuya experiencia práctica se haya contrastado favorablemente. En otros casos es necesario proceder a su análisis.