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J. A. Bedolla 3

PROGRAMA INTERINSTITUCIONAL DE DOCTORADO EN ARQUITECTURA

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE AGUASCALIENTES UNIVERSIDAD DE COLIMA

UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLÁS DE HIDALGO

CARACTERIZACIÓN FÍSICA MECÁNICA DE LOS MORTEROS DE CAL APAGADA Propuesta de morteros según su uso y función ante los agentes comunes de deterioro.

Tesis

Que para obtener el grado de

Doctor en Arquitectura

Presenta

Juan Alberto Bedolla Arroyo

Tutor

Dra. Elia Mercedes Alonso Guzmán

Co‐tutores

Dr. Luis Fernando Guerrero Baca

Dr. Luis Alberto Torres Garibay

Dr. Andrés Antonio Torres Acosta

Dr. José Luis Briaso Peralva

Octubre de 2010

Agradecimeintos

J. A. Bedolla 5

Agradecimientos

Índice

J. A. Bedolla 7

Resumen

Este trabajo de investigación doctoral realizó una búsqueda histórica sobre las diversas tecnologías

históricas y sus dichos, respecto a la cal pagada en sitio, para trabajos de albañilería nuevos y de

restauración. Se revisaron los tratados conocidos en la literatura.

La innovación que se realizó es la experimentación de diversos morteros, elaborados tanto con cal apagada

artesanalmente como con cal grado construcción.

Se emplearon aditivos como la ceniza volcánica, sin tratamiento alguno, y el cactus opuntia blanco en forma

de mucílago, la durabilidad y resistencia de las mezclas con estas adiciones se incrementó de forma notable.

El uso de cal apagada artesanalmente mejoró varias de las propiedades de la mezcla fresca, como la

trabajabilidad; y propiedades en la mezcla endurecida como resistencia, apariencia, durabilidad.

La experimentación incluyó elaborar mezclas con agregados pétreos volcánicos (abundantes en la región),

agregado de río (estandarizado), ceniza volcánica (tierra sílica activada) y mucílago de cactus opuntia

blanco.

Objetivo

El objetivo primordial era saber si existe coincidencia entre las propuestas de los tratadistas más conocidos,

respecto a su recomendación sobre el empleo de la cal apagada artesanalmente sobre la cal hidratada

ordinaria, y las propiedades mecánicas de las mezclas de mortero de albañilería elaboradas con este

material presentaban mejores propiedades físicas y mecánicas.

Se alcanzaron otros objetivos periféricos como evaluar propiedades físicas y mecánicas, caracterizar todos

los materiales empleados de manera micro y macro estructural, según los estándares vigentes. Otro

objetivo alcanzado es que el empleo del mucílago no sólo ayuda para la trabajabilidad de las mezclas,

volviéndolas más durables, también mejora su apariencia al reflejar mejor la luz.

Algo remarcable es que en el campo de la Arquitectura, que es una Bella Arte, muy unida a la parte

histórica, se haya hecho un trabajo que une las aristas de la estética y la estática, aunadas con la revisión

histórica y tocando la parte técnica de los materiales.

Índice

J. A. Bedolla 9

Índice

Introducción 15Problemática 22Antecedentes de investigación 24

Estudios sobre la cal y los morteros 24Estudios sobre sus agregados 25

CAPÍTULO I. De los morteros y el uso de la cal en la historia 35

Antecedentes históricos de los morteros de cal 35Tipología y usos de los morteros de cal 35Morteros de junta 36Morteros de relleno en mamposterías 37Morteros de recubrimientos 38

Los morteros en los antiguos tratados de construcción 40De los agregados en los morteros antiguos 41De las adiciones orgánicas 45De los morteros prehispánicos 47

CAPÍTULO II De la cal y sus características 63

La cal 63La cal en la antigüedad según los tratados 63Formación de la roca caliza 64Tipos de piedra caliza 64Naturaleza de las cales 66Tipos de cales 67

Fabricación de las cales 70Extracción de la roca caliza 70Trituración 72Calcinación 73

Apagado de la Cal 80De la manera de apagar la cal en la antigüedad 80Del uso de la cal viva en los morteros 87La hidratación de la cal en la actualidad 90Apagado al aire 90Apagado por aspersión 90Apagado por fusión 91Apagado por hidratadores mecánicos 92Apagado en autoclave 92El proceso químico del apagado de la cal 96

CAPÍTULO III Caracterización de los materiales 109

Caracterización de los morteros prehispánicos 109Método experimental 109

Resultados experimentales de laboratorio 110Fluorescencia de rayos X 110Difracción de rayos X 111Análisis petrográficos 112

Caracterización física mecánica de los morteros de cal apagada Propuesta de morteros según su uso y función ante los agentes comunes de deterioro.

10 J. A. Bedolla

Microscopía electrónica 115 Discusión 116

Caracterización de los morteros romanos 117 Métodos y materiales 118

Resultados de la experimentación de laboratorio 119 Análisis petrográfico 119 Microscopía electrónica de barrido 120 Difracción de rayos X 121 Espectro infrarrojo 121

Propiedades física mecánicas 123 Caracterización de la cal 124 Diferencia entre la cal hidratada y la cal apagada 125 Caracterización de la cal apagada 126

Difracción de rayos X 129 Microscopía electrónica y análisis químico 134 Área superficial 135 De los agregados propuestos 136

CAPÍTULO IV De los morteros propuestos ante los agentes comunes de deterioro 145

Alteraciones y deterioros comunes en los morteros históricos de cal 145 Causas físicas como factores en la degradación de los morteros 145 Causas químicas como factores en la degradación de los morteros 146 Causas biológicas como factores en la degradación de los morteros 149 Requerimientos de los morteros de restauración 151 Morteros propuestos 156

Materiales y métodos 158 Difracción de rayos X 158 Análisis térmico diferencial termogravimétrico 158 Microscopía electrónica de barrido 161 Pruebas mecánicas 165

Conclusiones 193 Bibliografía 201

Índice

J. A. Bedolla 11

Indice de imágenes.

Gráficos Grafico 1. Esquema de desarrollo del trabajoGráfico 2. Secuencia de los cambios producidos por la calcinación, apagado y fraguado o endurecimiento. Gráfico 3. Estructura de horno de cal “Hornos de Bóveda”Gráfico 4. Difractograma refinado para la muestra de Rutilo.Gráfico 5. Microanálisis obtenido por MEB/EDX del mortero de la región centro occidente (Teotihuacán).Gráfico 6. Difractograma del mortero de recubrimiento de la región centro occidente (Teotihuacán).Gráfico 7. El espectro de DRX de mortero del coliseoGráfico 8. El espectro de DRX del mortero del almacén de aguaGráfico 9. Espectros Infrarrojos del mortero del Coliseo.Gráfico 10. Espectros Infrarrojos del mortero del almacén de agua.Gráfico 11. Diagrama de flujo, de cal viva y cal hidratadaGráfico 12. Difractograma del contenido de muestras de cal a distintas edades de apagado Gráfico 13. Difractograma de muestras de cal apagada durante el primer mes de hidratación Gráfico 14. Difractograma de muestra de cal apagada tomada con una edad de envejecimiento o apagado

de 21 días Gráfico 15. Difractograma de muestra de cal apagada tomada con una edad de envejecimiento o apagado







de 210 días Gráfico 22. Análisis termogravimétrico de cal. La temperatura (en oC) frente a la pérdida de peso (en mg).Gráfico 23. Espectro del análisis químico efectuado durante la Microscopia electrónica de una muestra de

cal a los 28 días de apagado Gráfico 24. Espectro del análisis químico efectuado durante la Microscopia electrónica de una muestra de

cal a los 150 días de apagado Gráfico 25.

Sobreposición de espectros escalada del análisis químico efectuado durante la Microscopia electrónica de una muestra de cal a los 28 días (color rojo) y 150 días de apagado

Gráfico 26. Difractograma de ceniza volcánica (puzolana)Gráfico 27. Difractograma de ceniza volcánica (tierra de Acambaro)Gráfico 28. Esfuerzo de Ruptura a la Compresión.Gráfico 29. Módulo de Ruptura o Esfuerzo de Ruptura a la Flexión.Gráfico 30. Esfuerzo de Tensión.

Tablas


12 J. A. Bedolla

Tabla 1. Relación de aditivos orgánicos y su manifestación en los tratados de construcción Tabla 2. Relación de aditivos orgánicos y su aparición en los tratados a través del tiempo Tabla 3. Usos según las características de materiales orgánicos aplicados en los morteros de cal Tabla 4. Línea del tiempo y el uso de de los aglutinantesTabla 5. Datos de la Norma Mexicana NMX‐K‐592‐1992, cal para el uso de la construcción Tabla 6. Porcentaje de hidraulicidad según el índice de VicatTabla 7. Clasificación de cales para construcciones según el contenido de óxido de calcio y óxido de

magnesio Tabla 8. Especificaciones y valores según la norma ASTM C 51‐042Tabla 9. Composición química media de la cal vivaTabla 10. Análisis elementales de fluorescencia de rayos X de muestras de la región sur. Tabla 11. Análisis elementales de fluorescencia de rayos X de muestras de la región centro occidente.

Resultados Tabla 12. Porcentaje de componentes en materiales purosTabla 13. Informe de calidad del aglutinante hidratadoTabla 14. Composición global de la cal (resultados de RXF en % ‐ peso en ppm)Tabla15. Resultados del análisis de área superficial a distintos aglutinantes utilizados en la construcciónTabla 16. Composición química de la ceniza volcánica utilizada en las muestrasTabla 17. Informe técnico de calidad del agregado de ceniza volcánicaTabla 18. Informe técnico de calidad del agregado volcánico (arena fina, banco Joyitas) Tabla 19. Componentes y proporciones de morteroTabla 20. Análisis mecánico y comportamiento estructural de morterosTabla 21. Análisis mineralógico por DRXTabla 22. Pérdidas de peso asociadas a minerales.Tabla 23. Pruebas realizadas a la cal para su uso en morteros, cal apagada artesanalmente. Tabla 24. Composición química de la cal hidráulica hidratada comercial del Banco de Piedras de Lumbre,

Michoacán. Tabla 25. Pruebas realizadas en agregado pétreo fino para su uso en morteros, Arena Volcánica Ceniza

Volcánica Tabla 26. Resultados de la cuantificación de área superficial en diferentes adhesivos, unidades m2/gr.

Fotos Foto 1‐3. Horno rustico de mampostería ubicado en la comunidad de la Lagunilla de Piedras de Lumbre, Foto 4‐5 Horno rustico de mampostería ubicado en la comunidad del Cerro de Piedras de Lumbre.Foto 6. Horno vertical de CALMURO, fábrica de cal ubicada en Morelia Mich.Foto 7. Recubrimientos (aplanados). MR06 Matriz densa y agregados calcáreosFoto 8. Morteros de unión (Juntas). MJ01 Matriz arcillosa y agregados de cuarzo angular con arenas

finas Foto 9‐10. MR04 Matriz densa y agregados silíceosFoto 11. MJ03 Matriz calcárea y agregados volcánicos angular con arenas finas (sílice) Foto 12. MJ05 Matriz arcillosa y agregados volcánicos angular con arenas finas (sílice) Foto 13. MR06 Grano homogéneo, poco poro, buen acomodo de los componentes Foto 14. MJ01 Grano poco homogéneo, mayor cantidad de porosFoto 15. MR04 Grano homogéneo, textura fina por el tipo de agregado, poco poro. Foto 16. MR05 Grano homogéneo, textura fina por el tipo de agregado, poco poro. Foto 17. MJ03 Grano poco homogéneo, mayor cantidad de porosFoto 18a. Coliseo romano Foto 18. b Los albañales de Aragón Foto 19. Mortero de recubrimientos en estructuras, en la figura inferior se muestran las bandas de

carbonatación

Índice

J. A. Bedolla 13

Foto 20. Mortero de almacén de aguaFoto 21. Imagen de MEB del Mortero del Coliseo romanoFoto 22. Imagen de MEB del Mortero de almacén de aguaFoto 23. Cal viva de piedras de LumbreFoto 24. Pilas de apagado de cal Foto 25. Suministro de material al sitio de apagadoFoto 26. Vaciado de cal viva en aguaFoto 27. Batido de cal viva en agua hasta diluirlaFoto 28. Batido constante hasta diluir la cantidad total de cal vivaFoto 29. Arneado de material a traves de mallaFoto 30. Almacenamiento bajo espejo de agua durante más de tres mesesFoto 31 y 32.

Resultado de la Microscopia electrónica de una muestra de cal a los 28 días de apagado

Foto 33 y 34.

Resultado de la Microscopia electrónica de una muestra de cal a los 150 días de apagado

Foto 35, 36 y37.

Equipo Quantasorb Jr. Departamento de Materiales Cerámicos del Instituto de Investigaciones Metalúrgicas

Foto 38. Prueba de colorimetría en ceniza volcánicaFoto 39. Prueba de SedimentacionFoto 40‐44. Prueba de plasticidad (Limite de Atterberg) realizado a la ceniza volcanica Foto 45‐47. Determinacion del limite plastico de la ceniza volcanicaFoto 48‐50. Determinacion de la contraccion lineal y volumetrica de la ceniza volcanica Foto 51‐53. Prueba de equivalencia de arenaFoto 54‐56. Prueba de fluides para la obtención de un mortero con manejabilidad adecuada Foto 57‐60. Elaboración de especímenes y aplicación de pruebas de resistencia a la tensión Foto 60‐62. Elaboración de especímenes y aplicación de pruebas de resistencia a la compresión Foto 63‐65. Elaboración de especímenes y aplicación de pruebas de resistencia a la compresión Foto 67‐70. Características del mortero de cal apagada – arena volcánica – ceniza volcánica – baba de nopalFoto 71‐74. Características del mortero B de cal apagada – arena volcánica – baba de nopal. Foto 75‐76 Foto 77. Imágenes del microscopio electronico del mortero de cal apagada– arena– ceniza volcanica y

baba de nopal Foto 78. Foto 79‐80. Imágenes del microscopio electronico del mortero de cal apagada – arena – baba de nopal

Introducción

J. A. Bedolla 15

Introducción.

La investigación del deterioro de los morteros de cal apagada como materiales constructivos de los inmuebles históricos y la aplicación de las medidas para la su conservación es parte de los objetivos de esta investigación. Los alcances de este trabajo pretenden incidir en la restauración de este material y otras medidas que aseguren la estabilidad de los materiales constructivos y las estructuras arquitectónicas mediante dos visiones: las ciencias duras por parte del ingeniero, y la visión romántica de lo teórico humanístico por parte del arquitecto.

Evidentemente podemos distinguir los dos enfoques a la hora de aproximarse a la inspección y análisis de un mortero de cal histórico deteriorado, en este caso en particular los recubrimientos o los junteos de las mamposterías que lo integran, la mayor parte de las veces parcialmente degradado por los diversos agentes agresivos del medio ambiente y agentes químicos comunes en estos elementos. Los ingenieros suelen realizar un enfoque material o directo, prevaleciendo el método científico. Sus conocimientos especializados y la familiaridad con técnicas instrumentales desarrolladas para el diagnóstico de estos materiales resultan de gran valor, pero su aplicación extensiva resulta muy laboriosa y requiere pericia, instrumentos y técnicas no disponibles de forma generalizada entre los agentes intervinientes habituales.

Los arquitectos efectúan una aproximación más intuitiva y global, en la que aspectos no relacionados directamente con los elementos elaborados a base de cal apagada intervienen de manera capital. Este enfoque indirecto ha de tener en cuenta, entre otras cosas, criterios teóricos pertenecientes a la teoría de la restauración y del proyecto arquitectónico, a la historia del monumento y su contexto, a las razones de todo tipo que motivan la intervención, etc., todo ello destilado a través de su propio criterio, sus intenciones arquitectónicas, su juicio sobre las posibilidades existentes y su propia valía y experiencia individual. La necesaria integración entre las diversas disciplinas, característica de la labor del arquitecto, exige tener en cuenta multitud de aspectos, lo que en no pocas ocasiones, resta profundidad al estudio de aquellos que requieren análisis de cierta laboriosidad y detalle, como es el caso que nos ocupa. Este distinto enfoque dificulta la intercomunicación y transmisión de los requisitos y los datos resultantes entre ambos mundos, disminuyendo su eficacia y rentabilidad, motivo por el cual es en este trabajo de investigación donde se pretende conjuntar multidisciplinariamente los conocimientos de ambos especialistas con la finalidad de obtener resultados que nos permitan dar alternativas de solución para la conservación del patrimonio edificado, en el caso en particular de los elementos conformados por la cal apagada, como lo son morteros en recubrimientos y juntas. Como éste, casos similares aunque con otros materiales se realizan hoy en día en diversas universidades del mundo, que con los fines de conservación de inmuebles históricos se desarrollan distintas investigaciones1. Por lo anterior, generalmente encontramos dos posturas contrapuestas: los que abogan por el uso de materiales y técnicas tradicionales, con los problemas derivados de la pérdida de fiabilidad o incapacidad de respuesta de estos productos a las necesidades actuales, y los que abogan por el uso de los materiales más modernos, con los problemas de adecuación y compatibilidad de estos. Es común en cualquier edificación histórica, que principalmente los materiales con mayor problema de deterioro son los morteros de cal en dos de sus aplicaciones: recubrimientos y juntas de unión, lo que ha propiciado la búsqueda de alternativas de intervención para la consolidación o remplazo de estos elementos que dependiendo de las causas, agentes y deterioros, se ha recurrido en muchas ocasiones a materiales de alta resistencia (como el cemento), sobre todo cuando se trata de consolidación de mamposterías por medio de inyección de lechadas en obras muy alteradas en las que se llega a hacer

1 Basterra Alfons, Evaluación preliminar de la estructura de madera, I Congreso Ibérico, Guimares, 2004, p. 3.


16 J. A. Bedolla

necesaria la utilización de resinas sintéticas, como el caso de zonas de actividad sísmica2, en otras, desde el requisito de la mínima intervención, basta con simples inyecciones de conglomerantes o con el rejunteado de fábricas. A menudo en muchos de estos casos, se sobrestiman los requerimientos de resistencia, cuando en la mayoría de las ocasiones basta con una resistencia mecánica mínima, lo que hace al rejunteado, un método tan efectivo como la inyección para la estabilidad estructural de un muro3 A la fecha, la necesidad de recurrir a productos hidráulicos prefabricados que substituyan a los morteros antiguos, ha sido práctica de arquitectos e ingenieros que ante la ausencia de suficientes estudios técnicos, de una normativa rigurosa y la propaganda comercial, aunados a la circulación de recetas y leyendas, provocan el estado de confusión generalizado que se vive en el terreno de la restauración, la elaboración, ventajas y beneficios de el uso de morteros de cal apagada es desconocida por estos técnicos lo que origina el interés por demostrar y caracterizar un mortero de cal apagada con diferentes adiciones inertes y en algunos casos orgánicos que responda a las necesidades físicas y mecánicas de los elementos a restaurar. Ante estas circunstancias, en la búsqueda de estos productos, nos encontramos con una enorme variedad de posibilidades que generan un campo de estudio, necesario para una mejor caracterización y diseño de los morteros de restauración. Las primicias que originan la elaboración de este trabajo de investigación radican en la constante descripción de los tratados antiguos sobre la elaboración de morteros de cal apagada con una variedad de aditamentos inorgánicos y orgánicos como materiales puzolánicos, teja molida y agregados volcánicos entre otros y por otro lado los naturales como la yema de huevo, sangre, lana de borrego, etc., como aditivos para la obtención de morteros resistentes, materiales que en la presente investigación, únicamente se trabajaron a manera de registro sin llevarlos a la práctica, sin embargo a la fecha ninguno de estos aditamentos se utilizan, con excepción de la baba de nopal (mucílago del cactus opuntia), la cual no se encontró en ningún tratado de construcción o documento bibliográfico de la antiguedad, por lo que surgen interrogantes en dos vertientes: técnicas e históricas. Referente a la parte técnica, nos surge el cuestionamiento ¿Por qué utilizar cal apagada?, ¿Qué características presenta la cal apagada artesanalmente que la hace distinta a la cal hidratada comercial en su uso para la restauración? ¿En qué aspectos físico mecánicos favorecían estos las diversas adiciones inorgánicas a los morteros?, ¿Qué características presentaban los morteros al contener estos aditamentos?, ¿Cómo responden ante los diversos agentes de deterioro los morteros de cal apagada? y por último, ¿se ha comprobado física y mecánicamente que el uso de la baba de nopal beneficia al mortero de cal en elementos como recubrimientos y juntas?. Por otro lado, en el aspecto histórico las interrogantes que prevalecen en este estudio son: si efectivamente funcionaban los morteros con estas adiciones ¿Por qué dejaron de usarse?, ¿en qué momento los tratados dejaron de recomendar el uso de estos materiales?, ¿Por qué a la fecha el único aditivo que prevalece como especificación en los morteros de cal es el mucílago? Seguramente algún beneficio se obtuvo en épocas pasadas al utilizar diversos agregados inorgánicos en los morteros de cal, pero también se tiene la idea de que por alguna causa o circunstancia, su uso y aplicación dejó de ser constante y a la fecha olvidado, motivo por el cual para darle un cauce y un enfoque a la presente investigación se plantearon las siguientes hipótesis.

2 Baronio, G. Binda, L. y Fontana, A., Surveying experiences them on the consolidation of elements in masonry by means of injections, Science @ Direct, Cement and Concrete Research, Elsevier, No. 36, 1998, pp. 378-387. 3 Almes Berger, D. e Caldart, R., Consolidamento di opere storiche in muratura mediante iniezioni di prodotti speciali a base cementizia o formulati epossidici, en: Manutenzione e Conservazione del Construito fra Tradizione e Innovazione, Atti del Convegno di Studi. Bressanone, Librería Progetto. Padova, 1986, pp. 229-245, [www.ricercaitaliana.it/prin/unita_op_en-2004089719_001.htm: 24 de Junio de 2007].

Introducción

J. A. Bedolla 17

La obtención de la cal apagada por medios artesanales en cuanto a selección del material, método de hidratación y tiempo de reposo, nos permite obtener un producto con las características físico mecánicas necesarias para su uso en los morteros de restauración con mejor calidad y resultados que la cal hidráulica comercial y con propiedades más adecuadas que los morteros de cemento actuales. La utilización de diversas adiciones inorgánicas en los morteros de cal apagada, permiten obtener un mortero con las características adecuadas necesarias en los procesos de restauración de inmuebles históricos tanto en juntas como en recubrimientos, cubriendo las particularidades de durabilidad, resistencia mecánica y fácil manejo y elaboración de los morteros contemporáneos. La utilización de morteros de cal apagada en la restauración y conservación de las mamposterías de los inmuebles históricos ha sido utilizada hasta la fecha como una tradición, su efectividad no ha sido totalmente comprobada con números que garanticen que sea la mejor opción en el campo de la conservación, desechando con esto, de manera inmediata, la probabilidad de que morteros con cal apagada y aditivos naturales o artificiales no utilizados hasta la fecha, tengan mayor eficiencia en los aplanados, enlucidos y juntas de mampostería. La pérdida de la práctica y uso de la elaboración y aplicación de morteros elaborados de cal con aditamentos naturales como aditivos, se dá en el momento de la introducción de nuevos materiales durante el siglo XIX que ofrecían mejores características mecánicas y de menor mantenimiento, así como muy poco deterioro ante los diversos agentes físicos. Bajo estas ideas, se pretende encontrar respuestas a las interrogantes planteadas de tal manera que podamos comprobar que el uso de distintos agregados, según vaya a ser su uso en los morteros de cal para las intervenciones de restauración en inmuebles históricos son las más acertadas y las más convenientes, o por el contrario, desmentir que estas adiciones inorgánicas beneficiaban en las propiedades físico mecánicas de los morteros elaborados con cal apagada, por lo que su uso era más por costumbre que por conocimiento técnico constructivo, motivo por el cual el propósito general de esta investigación es el de aproximarse desde una perspectiva múltiple al deterioro que los morteros originales y a los utilizados en los procesos de restauración y conservación de edificios históricos, tanto en el caso común de las variaciones que existen en los factores físicos, químicos y biológicos, como en los casos más peculiares de malas intervenciones. Por lo tanto, en esta investigación, se trata de profundizar en el conocimiento en las características de la cal apagada y en su aplicación en los diferentes tipos de morteros así como la influencia de determinadas variables de dosificación, mezclado, etc. en el uso de diversos agregados inorgánicos con diferentes proporciones o combinaciones. Por último a la vista de los resultados de estos estudios se pretende ver la posibilidad de proponer determinados morteros adecuados a cada caso, o la utilización de nuevas adiciones que mejoren otros aspectos de estos. Para lograr lo anterior es necesario el plantear diversos estudios que nos permitan comprobar y caracterizar las propiedades físico mecánicas de la cal apagada y de los morteros elaborados con cal apagada con adiciones inorgánicas, de las cuales se proponen los siguientes:

Estudio de la proporción combinada de materiales inertes (adiciones inorgánicas) en morteros fabricados con cal apagada.


18 J. A. Bedolla

Otro problema que se plantea en la dosificación de los morteros de cal apagada, es la cantidad de las adiciones de tal manera que sean capaces de reaccionar con la cal, y por tanto de combinarse formando productos hidráulicos. Esto es de suma importancia ya que conociendo este dato en cada caso, podemos jugar con la dosificación cal‐adición para dejar más o menos la cantidad de cal, o dejar más o menos la cantidad de material adicionado que permita la reacción de un buen mortero.

Estudio del comportamiento mecánico de los morteros de cal apagada de restauración más habituales

Aunque en el campo de los morteros de restauración, también es común hablar en términos de resistencias, lo más crítico son las capacidades de deformación de morteros y piezas de la mampostería. Como se explicará, los requisitos de resistencia mecánica de los morteros no suelen ser muy altos en las mamposterías históricas, sobre todo, cuando están tan sobredimensionadas como lo están la mayoría de ellas. Lo que condiciona las intervenciones con aportación de materiales nuevos, es la compatibilidad mecánica de éstos con los antiguos morteros. En ese terreno, lo que es crítico, es la capacidad de deformación de esos materiales de aportación, de manera que no puedan transmitir o concentrar esfuerzos sobre los elementos originales debilitados de las mamposterías.

Por ese motivo se decidió estudiar la plasticidad de los diferentes morteros a ensayar, y ver cómo afectan las adiciones a las curvas de tensión ‐ deformación de estos materiales.

Caracterización de las diversas fases de formación de la cal apagada y de los morteros utilizados habitualmente en los procesos de restauración.

Entre los anteriores objetivos se ha considerado abordar el comportamiento microscópico de los morteros, sin embargo para prever su comportamiento desde el punto de vista de su durabilidad, se hace necesaria una completa caracterización, incluso de las fases menos abundantes, que pueda dar indicios de posibles alteraciones o interacciones con otros productos en el futuro. Para ello, nos proponemos aplicar la microscopía electrónica de barrido (MEB) con un analizador espectrométrico de energía dispersiva de Rayos X acoplado (EDS), de manera que podamos examinar topográficamente las muestras, con un rango de escalas adecuado a las formaciones mineralógicas habituales en la cal apagada y en los morteros, y simultáneamente, analizar los compuestos que lo integran. Para la identificación de las fases, nos basaremos en los trabajos publicados de identificación de productos hidráulicos en los morteros de cal, como los de Lewin4, Callebaut5 y Ersen6, entre otros.

Estudio de la influencia de la dosificación en morteros de restauración.

Un aspecto de gran importancia en las propiedades, y en consecuencia en la idoneidad, de los morteros de restauración, es el que proviene de la dosificación utilizada, tanto en lo concerniente al conglomerante, las adiciones y el árido, como a la relación agua‐conglomerante. Este último factor es determinante en los morteros de restauración, dado que la consistencia necesaria, a menudo viene

4 Lewin, S. Z., X-ray diffraction and scanning electron microscope analysis of conventional mortars, en: Mortars, cements and grouts used in the conservation of historic buildings, ICCROM, Rome, 1982, pp. 101-131. 5 Callebaut, K.; Elsen, J., Historical and scientific study of hydraulic mortars from the 19th century, en: Historic Mortars: Characteristics and Tests, Cement and Concrete Research, Vol. 28. Elsevier Science (Pergamon). Tarrytown (N.Y.), USA, 2000, pp. 803-809. 6 Ersen, A.; Karagüler, M. and Güleç, A., Possible substitutes for Khorasan mortar in byzantine and ottoman monuments, en: The Building Conservation Directory, 1995, pp. 15-27, [www.buildingconservation.com/articles/limegauging/limegauging.htm: 19 de Abril de 2008]

Introducción

J. A. Bedolla 19

establecida por el procedimiento de aplicación del mortero. Por ello, para completar la caracterización de las propiedades físicas de los morteros a ensayar, se decidió estudiar algunas cualidades fundamentales en el comportamiento esos materiales en relación con el conjunto de la fábrica, como son la porosidad (abierta y cerrada) y la densidad.

Estudio del uso de adiciones para mejorar el comportamiento físico‐mecánico de los morteros de restauración.

Por último, y también en relación con la necesidad de fabricar morteros capaces de admitir un amplio rango de esfuerzos a compresión, y de aumentar su comportamiento físico mecánico, se plantea el uso de productos puzolánicos que puedan cumplir estas funciones. Para este estudio, se eligió una ceniza volcánica local como adición por varias razones: primero, debido al origen volcánico de la ceniza; en su composición mineralógica encontramos, trazas vítreas de, feldespatos, cuarzo y otros minerales de alteración, los cuales al ser depositados en capas sobre el relieve topográfico del terreno son compactados por el peso de otras rocas y adicionando el agua de la lluvia presentan cementación o efecto puzolánico7; segundo, porque al tratarse de un limo tiene una base material amorfo con bajo contenido de cuarzo; tercero, porque este material ya ha sido propuesto como adición para los morteros de restauración por su naturaleza volcánica. Como inconveniente este limo, sin uso cerámico, tiene una composición química, que hace necesario estudiar sus posibles efectos sobre los morteros de cal apagada, máxime cuando ha sido propuesta y ya se está utilizando como adición para morteros de cal apagada.

Caracterizar la cal apagada artesanalmente con las mejores propiedades físico ‐ mecánicas para su uso en los morteros de mamposterías y recubrimientos, que garanticen un mejor desempeño ante los diversos agentes de deterioro.

Para lograr lo anterior se ha estructurado una metodología orientada en dos vertientes que permitan por un lado la caracterización de la cala pagada en todos sus fases y por el otro la propuesta de reproducción de morteros de cal apagada con diferentes agregados, según los tratados y la creación de nuevos morteros que sean más resistentes a los agentes de deterioro comunes (gráfico 1). Para esta metodología se ha establecido una inspección de tres niveles de análisis: Nivel Básico, Nivel Experimental y Nivel Estructural.

7 Aguilar González, Roberto Carlos, El efecto puzolánico de la ceniza volcánica, Tesis que presenta para obtener el titulo de licenciatura de Ingeniero Civil, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Morelia, 2005, p. 31.


20 J. A. Bedolla

Gráfico 1. Esquema de desarrollo del trabajo

Investigación documental

1. El Nivel Básico, corresponde a la revisión documental, la investigación y análisis de lo planteado en

los tratados de construcción referente en lo particular a la elaboración de la cal apagada y de los morteros de cal, con la finalidad de encontrar evidencia en ellos del proceso de apagado e hidratación, así como de los materiales, proporciones y mezclas usados en la época.

En este punto de la metodología se tratará de obtener información sobre estudios y análisis realizados en la cal apagada, aplanados y enlucidos prehispánicos por parte de otras disciplinas, ya que aunque es muy escasa la información sobre esta temática se reconoce el amplio conocimiento que se tenía por parte de algunas culturas prehispánicas en relación al proceso de apagado y tratamiento de cal, prueba de ello son todos los vestigios de estos elementos que se han encontrado a la fecha en perfecto estado a pesar de las grotescas condiciones en las que han sobrevivido.

2. El nivel experimental es la etapa en la que se reproduzcan tanto la cal apagada como los morteros

diferentes agregados inorgánicos de la región, lo más similares a las encontradas en los tratados. En esta etapa de la metodología se aplicará la técnica tradicional local para el apagado de cal viva,

Metodología Inspección Reproducción de

muestras Análisis Propuesta

Inspección Básica

Inspección Experimental

Inspección Estructural

Aplicación de normas a reproducción de

morteros Resultado de pruebas

Respuesta ante agentes de deterioro

en los morteros

Pruebas de adherencia,

flexibilidad, etc.

Resultados

N o r m a s y p r u e b a s

Inve

stig

ació

n

Introducción

J. A. Bedolla 21

acción que consideramos sumamente importante para la obtención de una mayor resistencia en el mortero de cal.

En esta etapa de la investigación, se enfatizó el análisis del proceso de apagado de la cal con la finalidad de hacer la caracterización de sus componentes durante la etapa de hidratación y carbonatación, lo cual permitió entender su función en la elaboración de morteros con adiciones inorgánicas, a utilizar primordialmente en dos elementos: como acabado o recubrimiento sobre mamposterías de cantería y piedra braza y como elemento de unión o juntas de mamposterías, dando lugar con esto al siguiente paso de la metodología.

3. El nivel estructural es la etapa que abarcará los estudios y análisis del comportamiento físico mecánico de los morteros en su aplicación como recubrimientos y como juntas, en conjunto con el resto de los materiales que integran una edificación histórica, con la finalidad de obtener la información necesaria para entender las características mecánicas que requieren los morteros de cal en su integración en los edificios históricos. Este nivel dará pauta a la aplicación de las diversas normas y pruebas que requiere cualquier tipo de mezclas o morteros, lo cual en conjunto nos arrojará resultados con los que podamos analizar cada una de las pruebas realizadas.

Normas y pruebas. Este apartado de la metodología, aunque de manera conjunta, se realizará en tres apartados:

1. En primera instancia se aplicarán las normas sobre morteros del Comité ASTM C12, para unidades de albañilería. Su propósito y alcance está en establecer las especificaciones, métodos de prueba y definiciones relacionadas a morteros para uso con unidades de arcilla cocida o cruda, arena‐cal, concreto y piedra, y materiales similares usados en albañilería, además de los propuestos para usarse como refractarios.

Todas las pruebas que establecen las normas para la fabricación de mezclas como los son:

Unidades de Albañilería.

Especificación normalizada de agregados para mortero de albañilería Norma ASTM: C 144:1997

Especificación normalizada para morteros. Norma ASTM: C 270:1997ª

Mortero de larga vida para unidades de albañilería. Requisitos Norma ASTM: C 1142:1995

Métodos de ensayo para evaluación de morteros de albañilería, antes y durante la construcción Norma ASTM: C 780:20028

Mezclas para los Morteros de la Albañilería Norma ASTM: C 1384 – 06

Examen y Análisis de Mortero de la Albañilería Endurecido Norma ASTM: C 1324–05

Proporción de Absorción de Agua de Morteros de la Albañilería Norma ASTM: C 1403–059

8 Información referente a las normas ASTM ha sido obtenida del trabajo “ASTM comité C12 75, Years of Developing Mortar and Grout Standards for masonry Construction por John Melander en el ASTM STANDARDIZATION NEWS, Dic. 06. 9 El Libro Anual de Normas de Asta. Vol. 04.05


22 J. A. Bedolla

1. Como se mencionó anteriormente de manera conjunta a la aplicación de las pruebas obligatorias

que establecen las normas, se realizarán las pruebas que resulten necesarias derivadas de la inspección estructural con la finalidad de que estos morteros cumplan con las necesidades específicas para un buen desempeño dentro de un edificio histórico.

2. Por último, pero no menos importante, se realizarán las pruebas necesarias para verificar la

resistencia de los morteros elaborados ante los agentes de deterioro comunes, identificando con esto los materiales más aptos y apropiados para su utilización como recubrimientos o como juntas.

Compresión

Tensión

Flexión

Adhesión La confrontación y análisis de los resultados obtenidos de estas dos vertientes ofrecerán información necesaria para la elaboración de una propuesta de mortero de cal apagada que tenga las características apropiadas para trabajar con las mamposterías de cantería de un edificio histórico y a su vez que sean resistentes a los agentes comunes de deterioro. Problemática. El auge industrial que en el último siglo se ha producido en los núcleos urbanos, junto al aumento del tráfico contaminante en las grandes áreas urbanas, ha provocado un aumento alarmante en la degradación de los morteros de diferentes inmuebles históricos, lo que ha originado que en la comunidad académica se hayan intensificado los estudios relacionados con los aspectos técnicos para su restauración y conservación. El aspecto de la restauración y conservación, requiere de un estudio multidisciplinar en el que arquitectos, ingenieros, químicos, geólogos, historiadores, etc., deben aunar esfuerzos con el fin de conocer el problema desde todos los puntos de vista para así poder llegar a una solución lo más eficiente posible. Se puede decir, en general, que en nuestro estado, los daños producidos en la restauración de morteros del Patrimonio Arquitectónico son debidos al uso de materiales y métodos inadecuados10. Esto ha sido motivado fundamentalmente por la falta de conocimientos técnicos y de entendimiento histórico. El resultado ha sido, que en muchos casos, se ha producido la destrucción irreversible del material histórico. Es por ello, que en la medida de lo posible, y a través de la documentación existente, deban conocerse los materiales originales utilizados inicialmente en la construcción del monumento que se pretende estudiar y reparar. Por otra parte, es necesario recabar toda la información posible con respecto a anteriores reparaciones realizadas en el monumento, que pueden aportar información valiosa referente a los posibles efectos negativos de los materiales anteriormente utilizados. No siempre es fácil la obtención de la documentación que se requiere, pues en muchos casos los monumentos que se van a restaurar, fueron construidos en épocas ya muy lejanas, y se han visto sometidos a diferentes saqueos, guerras, etc. que han hecho que la documentación no exista, bien porque se ha perdido, quemado o simplemente porque nunca la hubo.

10 Dominic Gaspar, Morteros de Yeso, Cal y Cemento, Durabilidad y Aplicaciones en Restauración, Encuentros Nacionales “Eduardo Torroja” sobre Investigación Científica y Patrimonio Arquitectónico, 1993, p. 112.

Introducción

J. A. Bedolla 23

La degradación de los morteros de cal es un proceso complejo, en el que pueden influir diferentes factores:

Arquitectónicos: construcciones sobre edificios antiguos, reparto no uniforme de tensiones, mezcla de materiales naturales y artificiales, etc.

Ambientales: Lluvia, viento, hielo, temperaturas extremas, contaminación atmosférica (SO2, CO2), sales solubles, etc.

Naturaleza del material: composición química, porosidad, etc. Desde el punto de vista de la restauración y conservación, la dimensión tiempo es totalmente diferente a la que se tiene, por ejemplo, cuando se habla de construcción en general. Mientras que en el segundo caso se habla de años o decenas de años, en el primero se piensa en centenas e incluso millares de años. Ante este hecho, se presenta la necesidad de utilizar materiales y métodos de elevada durabilidad o en su defecto que permitan su reversibilidad a lo largo de los años. Es por tanto muy importante el conocimiento tanto del material base como del nuevo que se va a utilizar, así como el dejar constancia de todas las intervenciones que se realizan.

Los materiales utilizados en la intervención deben cumplir una serie de condiciones, entre los que cabe destacar:

No dañar al material original, ni modificarle sus propiedades; debe tener características y propiedades similares a las del original; debe permitir su utilización repetidas veces, así como no modificar la estética inicial del monumento; etc.

Por todo ello es fundamental la realización de diferentes investigaciones antes, durante y después de la propuesta y de las intervenciones, con el fin de realizar un seguimiento exhaustivo, tanto de los materiales originales como de los nuevos.

Son varios los factores que influyen en la degradación de los materiales de construcción. Existen estudios específicos de la degradación de los diferentes materiales utilizados en construcción, tales como piedra, ladrillo, mortero, etc. Lazzarini y Tabasso11 así como Torres Montes12, estudian las causas de deterioro de los materiales pétreos presentes en las obras de construcción, determinando como principales factores que influyen en su degradación los siguientes:

1. Inadecuada extracción del material de la mina o cantera 2. Incorrecta puesta en obra del material 3. Presencia de microorganismos en el medio 4. Presencia de agua en el material 5. Variación térmica 6. Contaminación atmosférica

En lo que respecta a la degradación de los morteros de cal, podemos considerar que las causas son similares a las que produce el deterioro en los materiales pétreos de construcción, únicamente debemos señalar, que

11

L. Lazzarini y M. Laurenzí Tabasso, Il restauro della pietra, Ed. Cedam, Padova, 1988. 12 Torres Montes, Luis, Notas para la historia de la conservación de la piedra en América Latina, Revista de Instituto de Investigaciones Antropológicas de la Universidad Nacional Autónoma de México, México, 1995, pp. 62-68.


24 J. A. Bedolla

en este caso, no influye el proceso de extracción de los materiales de la mina, aunque sí influyen el resto de los factores señalados anteriormente.

Otros autores13 establecen que el deterioro de los ladrillos, está relacionado con el proceso de formación de los mismos, que incluye tanto las materias primas utilizadas, como el proceso de cocción, factores todos que inciden directamente en la estructura final de los ladrillos. Por otro lado, de la misma manera que los ladrillos, podemos afirmar que también en la cantera las principales causas de deterioro son la cristalización de sales, y la constante humedad a que se puede ver sometido el material. Ambos procesos están relacionados tanto con la estructura como con la capacidad de retención de agua de los mismos. Estos procesos normalmente van asociados con una instalación inadecuada de los materiales, bien porque se han tratado superficialmente con sustancias que no permiten su respiración o por que se utilizan morteros de unión ricos en sales solubles, etc.14.

Debemos señalar que los procesos de degradación de los morteros de cal y de otros materiales se producen bien por la acción individual de alguno de los factores señalados anteriormente, o bien por combinación de varios de ellos. Por esta razón, debemos conocer cómo influyen cada uno de ellos por separado en el material pétreo, para después poder conocer su acción conjunta.

Conocidas las posibles causas de deterioro de los materiales de construcción, es posible desarrollar materiales encaminados tanto a la restauración como a la prevención de los procesos degradativos.

Antecedentes de investigación 1. Estudios sobre los morteros con adiciones inertes o inorgánicas Sin lugar a duda son numerosos los estudios que se han desarrollado sobre los morteros, aplicados específicamente al estudio de los morteros históricos o de restauración qué, aún no siendo lo mismo, tienen muchos aspectos en común. Para empezar, los morteros históricos son todos ellos elaborados a base de cal aérea, no silícea. Sobre los estudios relacionados con esto, es que enfocamos la revisión general del estado del arte. En la presente revisión se tomaron en cuenta los autores que han investigado sobre la caracterización de morteros históricos, los morteros calcáreos, o los morteros para restauración o sus técnicas y se ha dividido en dos apartados los de carácter o aspectos históricos de los morteros y los relacionados con el estudio de la cal, sean históricos o no. Indudablemente, en el transcurso de esta investigación, nos hemos dado cuenta de la poca bibliografía y escasas investigaciones sobre esta temática que existen en el ámbito nacional, mucho menos en el ámbito regional, por el contrario es de asombrarse la cantidad de estudios sobre la temática que han sido desarrollados por investigadores europeos, principalmente Italia, España, Grecia, y Portugal y que a la fecha nos han legado una base muy sólida para las investigaciones locales. Es de este acervo principalmente de donde se fundamentan los principios teóricos y técnicos de la presente investigación.

1.1. Estudios sobre morteros de cal:

13

Furlan, V., Causes, mechanisms and measurement of damage to mortars, bricks and renderings, en: Science, technology, and European cultural heritage, Elsevier Science (Pergamon). Bologna, 1991, pp. 148-159. 14

T. Blanco - Varela, Deterioro de materiales artificiales, La humedad como patología reciente en la edificación, Colegio de Aparejadores y Arquitectos Técnicos y el Instituto de Ciencias de la Construcción “Eduardo Torroja”, Madrid, 1992, p. 12-22

Introducción

J. A. Bedolla 25

Como se ha mencionado anteriormente, el estudio de los morteros históricos toma auge a partir del

Simposium efectuado en Roma en 1981 bajo el nombre de “Morteros, cementos y lechadas usados en la

conservación de edificios históricos” donde participan como responsables entre otros, el ICCROM (Centro

Internacional para la Conservación y Restauración de los Bienes Culturales) de Roma y los diferentes grupos

de investigadores de algunas instituciones británicas que llevan mucho tiempo trabajando en la recuperación

y divulgación de conocimientos sobre la cal. Entre ellas, cabe el English Heritage, el Historic Scotland, el

Scottish Lime Centre Trust, Departamentos de las Universidades de Bournemouth y Leeds, el Building Limes

Forum, el Institute of Historic Building Conservation, el British Historic Buildings Trust, el Building

Conservation Centre, entre otras. Los resultados y las publicaciones generadas en este evento han sido una de las referencias más citadas en la última década sobre los morteros de cal. La finalidad de este evento en específico fue el contribuir a la comprensión de las características y el comportamiento de los morteros de cal, intentando identificar y cuantificar los materiales y parámetros prácticos que afectan a sus propiedades. Sin duda alguna una gran parte de las publicaciones generadas en este evento se verán reflejadas y utilizadas en la presente investigación. Otra de las grandes publicaciones relacionadas con los morteros históricos de cal fueron la que se generaron a partir del proyecto denominado “The Smeaton Project: Factores que afectan a las características de los morteros basados en cal”, el cual nace a partir de una serie de cuestiones surgidas a raíz de la restauración del muro de Adriano en Inglaterra, y fue planteado en varias fases. La primera, terminada en septiembre de 1992, estudió las mezclas de polvo de ladrillo y cementos, con la intención de determinar cuestiones como el tamaño de partícula, la temperatura de cocción y la proporción de polvo de ladrillo, óptimos; así como nuevos métodos de preparación y ensayo de probetas para la obtención de resultados útiles en relación con las variables establecidas. Las conclusiones se pueden resumir en: Comprobación del efecto puzolánico de las adiciones de polvo de ladrillo, en una proporción ideal de 1:1:3 (cal‐polvo‐arena). La mejora de la resistencia y durabilidad de morteros con polvo de ladrillos cocidos a baja temperatura (<950 ºC) frente a ladrillos refractarios. Lo que ha de ser debido a la presencia de metacaolín en los primeros frente a fases cristalinas de sillimanita o mullita en los segundos. El efecto negativo de la adición de pequeñas cantidades de cemento blanco al mortero de cal, mientras que mezclas de cal cemento de aproximadamente 1:1 dan morteros mejores que los de cal‐puzolana en cualquier proporción15.

1.2. Del Centro Escocés de estudios de la cal: Pat Gibbons. Otro investigador relacionado con la temática es Pat Gibbons, quien ha realizado diferentes publicaciones sobre la cal, las puzolanas y sus aplicaciones de las cuales tomamos los trabajos de: “Preparación y usos de los morteros de cal”16 y “Puzolanas para los morteros de cal”17. En ellas además de repasar todos los fundamentos, historia y metodología de los morteros de cal, recomienda diferentes dosificaciones para varios casos concretos. Se proponen pequeñas variaciones sobre la relación cal‐arena 1:3 y sobre la adición

15 Teutonico, Jeanne Marie, Iain McCaig, Colin Burns, and John Ashurst. 1994, The Smeaton Project: Factors Affecting the Properties of Lime - Based Mortars, APT 25, No.3- 4, 1994, p 36. 16 Scottish Lime Centre, Preparation and use of lime mortars. An introduction to the principles of using lime mortars, Technical Advice Note nº 1, Historic Scotland, Edimburgo, 1995, p. 60. 17 Gibbons, Pat, Pozzolans for lime mortars, en: The Building Conservation Directory, Cathedral Communications limited. Tisbury. U.K., 1997 [www.buildingconservation.com/articles/pozzo/pozzo.htm: 18 de Septiembre de 2007].


26 J. A. Bedolla

de polvo de ladrillo en proporción cal‐puzolana 1:1 o 2:1. También proponen habitualmente el uso de polvo de ladrillo cocido a baja temperatura (<950 ºC). Dentro de sus estudios deja muy claro los inconvenientes del uso del cemento Pórtland en los morteros de cal. Describe la tendencia de su región sobre lo inconveniente del uso de cemento Pórtland para conseguir cualquier grado de hidraulicidad en aquellos casos en que esta es imprescindible. Pat Gibbons ni siquiera considera esta posibilidad cuando habla de la necesidad de obtener productos hidráulicos a partir de cales aéreas, y sólo menciona la admisible mezcla de cales aéreas con cales hidráulicas. Bajo este aspecto P. Ellis dice que el mezclar cal aérea con cal hidráulica es una mala práctica, pues aunque haya muchos ejemplos del uso con éxito de estas mezclas complejas, todavía está por demostrar su durabilidad a largo plazo. Seguidamente da más razones, como el hecho de haber pocos precedentes históricos, y relaciona esta práctica con los morteros de cal y cemento. Dice que la cal en estas mezclas 1:1 y 2:1, se usa como plastificante, y añade que el análisis de estos híbridos ha dado muestras de cal presente después de 50 años, por lo que concluye que el cemento fraguado impide la carbonatación de la cal. En segundo lugar cree que es peligroso asumir que la mezcla de cal aérea con una cal fuertemente hidráulica vaya a dar como resultado una cal moderadamente hidráulica. Cita investigaciones preliminares en este campo de Jeanne Marie Teutónico, que apuntan a la reducción de la resistencia a compresión, la aumento de permeabilidad al vapor de agua y un comportamiento mucho peor en los ensayos de cristalización de sales18.

G. Baronio y L. Binda, junto a investigadores como A. Fontana, C. Modena y otros, han desarrollado

múltiples trabajos de investigación sobre la consolidación de mamposterías históricas. Unas veces mediante

el estudio de la inyección de morteros u otras técnicas de consolidación (Calas experimentales en la

consolidación de elementos de albañilería por medio de inyecciones19) (Reparación de la técnica de las

albañilerías por inyección: problemas de la eficacia, del enlace y de la durabilidad20) (Comportamiento

mecánico de la albañilería de las estructuras históricas reporte estructural de sus juntas21) entre otras,

mediante el estudio de materiales y otras más mediante el estudio de los métodos de análisis de

mamposterías, e incluso estudiando los requerimientos de la actividad sísmica sobre las mamposterías. Paralelamente se han estudiado los métodos de análisis de muros mediante ensayos no destructivos. En colaboración con la Universidad de Colorado (EE. UU.) desarrollaron un trabajo para obtener imágenes tomográficas de una mampostería mediante pulsos sónicos o ultrasónicos en tres situaciones diferentes: tras su construcción, para caracterizar el estado inicial de la misma, tras varios ciclos de carga lateral, para evaluar los daños producidos por actividad sísmica y, tras reparar los muros mediante inyección de lechadas, para cuantificar los efectos de la intervención22. En otro trabajo ensayaron morteros de cal y arena para la restauración de diversas edificaciones históricas dañadas movimientos sísmicos23.

18 Ellis, Peter, 2002, "The analysis of mortars: the past 20 years", en: The Building Conservation Directory., Cathedral Communications Limited, Tisbury. U.K., [www.buildingconservation.com/articles/mortar/mortar.htm: 18 de Septiembre de 2007]. 19 Baronio, G.; Binda, L. y Fontana, A., Indagine sperimentale sul consolidamento di elementi in muratura mediante iniezioni, en: Conoscere per intervenire. Il consolidamento degli edifici storici, III Congr. Naz. Assoc. It. Recupero e Consolidamento delle Costruzione, Catania, 1988, p. 378. 20 Binda, L.; Berra, M., Repair of masonries by injection technique: effectiveness, bond and durability problems, en: Structural Conservation of Stone Masonry, ICCROM. Athens, Rome, 1989, p. 433. 21 Valluzzi, M. R.; Binda, L. y Modena, C., Mechanical behaviour of historic masonry structures strengthened by bed joints structural repointing, Construction and Building Materials, Vol. 19, Elsevier Science. Oxford, 2005, pp. 63-73. 22 Schuller, M.; Berra, M., Acoustic tomography for evaluation of unreinforced masonry, Construction and Building Materials, Vol. 11 (3), Elsevier Science, Oxford, 1997, pp. 199-204. 23 Baronio, G.; Binda, L. y Saisi, A., Mechanical and physical behaviour of lime mortars reproduced after the characterization of historic mortar, en: Historic Mortars: Characteristics and Tests, Procc. of the Int. RILEM, Publ. Ens France, 2000, pp. 307-325.

Introducción

J. A. Bedolla 27

Dentro de las conclusiones más relevantes, sobre los estudios que se han hecho en Europa, se hace referencia a la caracterización de los morteros bizantinos estudiados, donde encontraron, un bajo grado de carbonatación y dosificaciones cal agregado de 1:3, con un agregado compuesto por polvo y fragmentos de ladrillo, y con granos silíceos y calcáreos. Los fragmentos de ladrillo eran gruesos (>16 mm) con poca actividad puzolánica, pero con otras funciones probables en relación con la deformabilidad y la densidad. Por otro lado, los investigadores Charola y Henriques han realizado estudios sobre la hidraulicidad de los morteros de cal, estableciendo las diferentes teorías sobre los mecanismos de fraguado de los morteros puzolánicos y los morteros hidráulicos. Ésto, aún reconociendo que “las reacciones generales que ocurren en el fraguado de la cal hidráulica, o entre la cal y los materiales puzolánicos, son conocidas, pero la determinación de la presencia de los productos de reacción resultantes en un mortero, no es fácil, y la identificación de las fases minerales presentes, es todavía más difícil”24 . En otro trabajo posterior Martínez‐Ramírez y Puertas estudiaron los efectos de la degradación de los morteros de cal, causada por agentes contaminantes en cámaras climáticas25. Más recientemente, han seguido estudiando los morteros de cal aérea, aplicando la espectroscopía micro‐Raman para identificar la presencia de polimorfos de carbonato cálcico a distintas profundidades del mortero26. Otro grupo español que se ha dedicado al estudio de los morteros de cal para restauración, son entre otros J. I. Álvarez Galindo y A. Martín Pérez. En una de sus primeras publicaciones hacen un repaso a la historia de los cementos, desde la prehistoria hasta nuestros días. Más adelante, publican el trabajo anteriormente comentado sobre la caracterización de morteros antiguos mediante ataque con ácido clorhídrico caliente, en él estudian el procedimiento específico para que este método químico de análisis produzca resultados fiables27. Otro de sus trabajos recientes ha sido el estudio del comportamiento mecánico de los morteros de cal aérea. Para ello, fabricaron probetas con dos tipos de cal aérea, dos tipos de agregados silíceos y calizos, y distintas dosificaciones, llegando a la conclusión de que para bajas proporciones conglomerante/agregado la resistencia disminuye ligeramente con el tiempo de curado, mientras que la resistencia aumenta con la proporción de conglomerante hasta un límite28. En cuanto a los agregados, señalan que los de composición silícea producen una reducción de resistencia, en comparación con los calizos. Sugieren que esto es debido a la mayor afinidad entre la matriz calcítica y el agregado, lo que parece indicar que la resistencia depende de las fases carbonáticas y no de las fases hidráulicas, cuando estás serían mucho más afines a los agregados silíceos.

24 Charola, A. E. y Henriques, F. M. A., Hidraulicity in lime mortars revisited, en: Historic Mortars: Characteristics and Tests. Procc. of the Int. RILEM Publ. France, 2000, p. 96. 25 Martinez Ramirez, Sagrero, Puertas, F. y Blanco, M. T., Studies on degradation of lime mortars in atmospheric simulation chambers. Cement and Concrete Research, Vol. 27 (5). Elsevier Science (Pergamon). Tarrytown (N.Y.) USA, 1997, pp. 777-784. 26 Martínez-Ramírez, Sagrero, Sánchez-Cortés, S., Micro-Raman spectroscopy applied to depth profiles of carbonates formed in lime mortar, Cement and Concrete Research, Vol. 33, Elsevier Science (Pergamon), Tarrytown (N.Y.) USA, 2003, pp. 2063-2068. 27 Álvarez, J. I., Martín, A., Methodology and validation of a hot hydrochloric acid attack for the characterization of ancient mortars, Cement and Concrete Research, Vol. 29, Elsevier Science (Pergamon), Tarrytown (N.Y.) USA, 1999, pp. 1061-1065. 28 Lanas, J. y Álvarez, J. I., Masonry repair lime-based mortars: Factors affecting the mechanical behavior, Cement and Concrete Research, vol. 33. Elsevier Science (Pergamon), Tarrytown (N.Y.) USA, 2003, pp. 1867-1876.


28 J. A. Bedolla

Los materiales puzolánicos han sido la adición más utilizada en los morteros calcáreos durante el pasado siglo XX, aumentando sobre todo en las últimas décadas, retomando prácticas que ya se produjeron en los orígenes históricos de la civilización romana. Esto hace que su estudio sea uno de las fuentes de información más importantes para el desarrollo de los morteros de restauración, tanto por su idoneidad como por su carácter histórico en cierta medida.

El estudio de los morteros antiguos no es un tema sencillo, como se ha visto hasta el momento, involucró

muchas especialidades para poder entender las características físicas, químicas y mecánicas de estos

elementos, sin embargo es un tema que desde hace más de 20 años han estado investigando. R.

Malinowski, en sus artículos: “Durabilidad de los morteros y de los concretos romanos para las estructuras

hidráulicas en Cisternas y Tuberías”29, “Concretos y morteros en acueductos antiguos”30, Morteros y

concretos antiguos durables31, Morteros y concretos antiguos. Aspectos de la durabilidad32 ha estudiado los

morteros y cementos romanos, en su aplicación a las obras hidráulicas sobre todo. Entre sus aportaciones

está la caracterización de los revestimientos en acueductos romanos y cisternas, donde estableció el uso de

morteros monocapa y multicapa, del bruñido o pulido del revestimiento, de mezclas de cal viva y aceite o

del uso de puzolanas, polvo de ladrillo o agregados basálticos naturales o lavas ligeras. Como una de sus conclusiones, manifiesta que el bruñido de la superficie actúa como un requemado, que crea un fino sistema capilar que acelera simultáneamente el carbonatado y el proceso de hidratación. La superficie delicadamente pulida y endurecida, reduce no solamente la retracción y fisuración, sino la formación de sedimentos en las paredes de cisternas y acueductos debido a un mejor flujo del agua. Además se facilita la eliminación de esos sedimentos. Este procedimiento ya era conocido en la antigüedad (Máscara de Jericó, Micenas y Creta, etc.). También, estudió la función de las diferentes capas de los morteros sándwich de tres o seis capas: la capa ligera, compuesta de cenizas frías es una capa de enlace, la capa carbonatada es una capa de prevención de retracciones, y la capa de requemado o pulido (de ladrillo molido) asegura la impermeabilidad y la resistencia. También estudió los concretos romanos estructurales, donde además de resistencia se necesita durabilidad, sobre todo en climas fríos severos, en los que detectó conglomerantes de cal‐puzolana. En conclusión, el autor, a través de sus estudios demuestra lo que hemos estado planteando en la presente investigación, que si bien en la antigüedad clásica no conocían los fundamentos técnicos o científicos, llegaron a un gran nivel de desarrollo tecnológico en el empleo de los materiales constructivos, y de esa manera, abrió la puerta de muchas investigaciones recientes sobre la fabricación y el uso de estos materiales. R. Malinowski, fue uno de los pioneros que abrió puertas de investigación para el análisis de los morteros históricos y aunque es muy difícil para un restaurador el aplicar las técnicas y los métodos, así como el comprender las ventajas e inconvenientes que hay en el análisis y caracterización de los morteros históricos, los resultados obtenidos de estos son de suma utilidad para el conocimiento técnico de la restauración.

29 Malinowski, R., Slatkine, A. y Ben Yair, M. Durability of roman mortars and concretes for hydraulic structures at Caesarea and Tiberias, RILEM. Prague, 1961. 30 Malinowski, R., Concrets and mortars in ancient aquaeducts, Concrete International, Vol. 1, issue 1, ACI, Detroit (MI) USA, 1979, pp. 66-76. 31 Malinowski, R., Durable ancient mortars and concretes, Nordic Concrete Research, No. 1, NCR, Oslo, 1981, pp. 1-22. 32 Malinowski, R. Ancient mortars and concretes. Durability aspects, en: Mortars, cements and grouts used in the conservation of historic buildings. ICCROM, Rome, 1982, pp. 341-350.

Introducción

J. A. Bedolla 29

Los estudios de análisis y caracterización de los morteros antiguos han sido abordados desde diversas disciplinas, generalmente ajenas a especialistas restauradores, los enfoques bajo los cuales se han estudiado los morteros antiguos, en la fase de su caracterización, sobre todo en Europa son químicos y biológicos, aspectos que sin dejar de ser importantes únicamente retomamos sus resultados para mejorar las técnicas, los materiales y los procedimientos de restauración, motivo por el cual únicamente se hará una reseña de algunos autores y de sus estudios en esta temática.

M. Álvarez en su artículo “Metodología y validación de un ataque caliente del ácido clorhídrico para la

caracterización de morteros antiguos” menciona lo siguiente:

El análisis químico de la fracción soluble y del residuo insoluble resultante del ataque del mortero con ácido clorhídrico usando ciertas condiciones de reacción que nos permitan conocer, con algunas limitaciones, las composiciones químicas del árido y del conglomerante, que corresponden al residuo insoluble y a la fracción soluble respectivamente.

Las condiciones diferentes del ataque ácido del mortero (concernientes a la concentración de ácido clorhídrico, duración, temperatura, y agitación mecánica durante la reacción de descomposición) intentan alcanzar la separación entre el conglomerante (y sus impurezas) y el árido (y sus impurezas) lo más completamente posible, tal como se propone en la literatura. Las condiciones elegidas para el ataque en un análisis rápido aproximado para separar la fracción soluble (conglomerante) e insoluble (árido) con el objeto de su aplicación en restauración, deben tener en cuenta las siguientes consideraciones:

Es conveniente establecer un método de ataque válido para analizar tantos tipos de mortero como sea posible.

El método debe ser válido para establecer el efecto hidráulico en los morteros.

El método propuesto permite el análisis de morteros de cal, de morteros de cal y yeso, y de morteros de yeso con

arena de naturaleza silícea, pero no sirve para morteros con arena caliza33.

En el mismo contexto, pero 20 años antes M. Dupas34, en su artículo “Análisis de los morteros y las pinturas

murales de los edificios antiguos”, ya había desarrollado un procedimiento para este método basado en

análisis puramente químicos, consistente en la extracción de las sales solubles en agua, su ataque mediante

ácido clorhídrico, su posterior calcinación a 900 ºC y la determinación del contenido en CO2. Su intención

era distinguir los silicatos “hidráulicos” y los distintos tipos de carbonatos. Es un método que no emplea

instrumental costoso pero es laborioso, requiere mucha precisión, dando resultados muy inciertos.

Otros métodos analíticos químicos utilizan métodos volumétricos, colorimétricos, complexométricos,

espectrofotométricos de absorción atómica o de emisión, gravimétricos, etc., según los componentes

buscados, pero todos bastante incómodos para el trabajo de campo. Por ello, una de las investigadoras más

citadas en el estudio de morteros históricos es H. Jedrzejewska (Morteros viejos en Polonia: un nuevo

método de investigación)35, que ha publicado diferentes consideraciones sobre los métodos de análisis de

estos materiales, pero que sobre todo, estableció un método sencillo dirigido principalmente a arquitectos y

arqueólogos, para la caracterización básica de morteros históricos, a partir de muestras no muy

abundantes. Según sus palabras no pretendió sustituir la información precisa de los análisis químicos,

mineralógicos, petrográficos, sino dar datos suficientes para clasificar los morteros en diferentes grupos por

su similitud y permitir por ejemplo, su datación.

33 Álvarez, J. I., Martín, A., Methodology and validation of a hot hydrochloric acid attack for the characterization of ancient mortars, Cement and Concrete Research, Vol. 29, Elsevier Science (Pergamon). Tarrytown (N.Y.) USA, 1999, p. 1061. 34 Dupas, Michel, L'analyse des mortiers et enduits des pintures murales et des bâtiments anciens, en: Mortars, cements and grouts used in the conservation of historic buildings, ICCROM, Rome, 1982, pp. 281-295. 35 Jedrzejewska, Hanna, Old mortars in Poland: a new method of investigation. Studies in Conservation, Vol. 5, IIC, London, 1960, pp. 132-138


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En nuestro caso, la necesidad de manejar datos con un nivel suficiente de precisión, pero con la rapidez y escasez de medios con que se cuenta en el trabajo de campo, Jedrzejewska planteó un método que denominó “análisis comparativo preliminar” consistente esencialmente en lo siguiente.

Se escogen pequeñas muestras representativas (de aprox. 0.5 g), se machacan y se dejan secar al aire durante 24 horas en pequeños crisoles. Mientras tanto, se anotan las características organolépticas del mortero como, color, textura, compacidad, resistencia, presencia de guijarros, fibras, caliches, tierras, etc. Entonces los crisoles se pesan y las muestras se introducen en un volumenómetro de gases y se atacan con HCl, se mide el volumen de CO2 producido, y se calcula el peso de CaCO3 equivalente, que se expresa en porcentaje del peso de muestra (valor nº 1). De la disolución, se separa por decantación el residuo insoluble (arena), y el líquido con las partículas en suspensión se vierte en un tubo de ensayo y se conserva para futuras comparaciones. La arena se lava y se seca, para obtener el peso en seco, que se expresa en porcentaje sobre el peso de la muestra (valor nº 2). La arena se conserva para futuras comparaciones. La suma de los valores 1 y 2 se resta de 100, y obtenemos el valor nº 3, que representa la fracción soluble en HCl sin transformar en CO2. La relación cal‐arena queda reflejada por la relación carbonato‐arena (valores 1 y 2), no es necesario convertir la cantidad de carbonato cálcico en hidróxido cálcico equivalente, porque son proporcionales y a efectos comparativos es suficiente. Con las ventajas de necesitar poca cantidad de muestra, poder realizar todas las medidas sobre la misma muestra, no necesitar el secado a peso constante a 105 ºC, obtener resultados sencillos de interpretar, rápidos y baratos, y poderse realizar a pié de obra con la sola ayuda de una balanza de precisión36.

En el mismo sentido, otros investigadores proponen resolver las deficiencias e inexactitudes del método anterior, aplicando un exhaustivo conjunto de métodos analíticos, tras los que concluyen que “combinando los resultados de un análisis químico completo, el análisis químico de la fracción soluble/ insoluble en ácido de los morteros, y los datos mineralógicos, puede conseguirse para los morteros hidráulicos, aparte de los calcáreos, la información sobre el factor peso del conglomerante en relación con el mortero total. Por tanto, [...] así pueden vencerse ciertas limitaciones en la identificación de la cantidad de conglomerante surgida de la distribución del tamaño de grano, en morteros con componentes hidráulicos”37 Otras propuestas de análisis son más pragmáticas, y se centran más en el establecimiento del carácter aéreo o hidráulico del conglomerante, y en este último caso, en su origen puzolánico o procedente de silicatos cálcicos, ambos presentes en el cemento Pórtland ordinario (OPC) o en las cales hidráulicas, materiales que en este caso no son de nuestro interés. Unos de los que más han estudiado los morteros históricos han sido investigadores griegos de la Universidad de Atenas, de la Universidad de Venecia y de la Universidad de Princetown. Dentro de estos grupos destaca Moropoulou, con un gran número de publicaciones sobre el tema: (Impartición tecnológica de la cal de alta resistencia para morteros históricos38, Tecnología y comportamiento de los escombros morteros de albañilería39, Cemento bizantino avanzados compuestos para resistir terremotos destaca: el ladrillo triturado / morteros de cal en Santa Sofía40, Correlación físico‐

36 Jedrzejewska, Hanna, Ancient mortars as criterion in analyses of old architecture, en: Mortars, cements and grouts used in the conservation of historic buildings. ICCROM, Rome, 1982, p. 318. 37 Maravelaki-Kalaitzaki, P., Bakolas, A. y Moropoulou, A., Physico-chemical study of Cretan ancient mortars. Cement and Concrete Research, vol. 33. Elsevier Science (Pergamon). Tarrytown (N.Y.) USA, 2003, pp. 660. 38 Moropoulou, A.; Tsiourva, Hot lime technology imparting high strength to historic mortars, Construction and Building Materials, vol. 10 (2). Elsevier Science. Oxford, 1996, pp. 151-159. 39 Moropoulou, A.; Biscontin, G., Technology and behavior of rubble masonry mortars, Construction and Building Materials, Vol. 11 (2). Elsevier Science. Oxford, 1997, pp. 119-129. 40 Moropoulou, A.; Cakmak, A. S.,Advanced Byzantine cement based composites resisting earthquake stresses: the crushed brick/lime mortars of Justinian's Hagia Sophi. Construction and Building Materials, vol. 16. Elsevier Science. Oxford, 2002, pp. 543-552.

Introducción

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química y propiedades mecánicas de morteros históricos y clasificación estadística multivariante41), así como entre otras participaciones a través del estudio de morteros históricos en Rodas, en Creta, en el monte Athos e incluso en Santa Sofía de Constantinopla, ha obtenido información que le ha permitido establecer distintas características de su tecnología de fabricación y su comportamiento. Así por ejemplo, ha establecido un procedimiento estadístico para poder clasificar los morteros históricos según sus características fisicoquímicas. En ese trabajo se utilizan cuatro grupos de morteros y estudia qué parámetros caracterizan cada unos de los cuatro. Los grupos son: los morteros de cal típica donde incluye mezclas compuestas esencialmente de calcita (aprox. un 80%) y cuarzo, el segundo grupo lo componen los morteros de cal y polvo de ladrillo, que incluyen mezclas de material conglomerante exclusivamente calcítico, con ladrillos finamente molidos. Nos indica que ésta tecnología se extendió desde los primeros periodos bizantinos a los venecianos y últimos periodos otomanos, dando morteros con excelentes propiedades puzolánicas. El tercer grupo se trata del opus caementicium vitrubiano que denomina morteros cementicios y consiste en un conglomerado artificial de cal, puzolana, arena y grava, donde los silicatos básicos dan lugar a cal y silicatos hidratados. En sus primeros trabajos ya habían estudiado las características petrofísicas, mineralógicas y fisicoquímicas de diversos morteros históricos del antiguo Imperio Bizantino, encontrando que en los morteros de cal y polvo de ladrillo se daba una alta resistencia ante los esfuerzos mecánicos dinámicos producidos por la actividad sísmica de la zona, y una gran durabilidad a pesar de los ambientes marinos que afectaban a los morteros estudiados. Así, tras estudiar un gran número de muestras de edificios históricos de la ciudad de Venecia entre los siglos XIV y XVIII, no encontraron como correlacionar los distintos periodos constructivos con las propiedades físicas de los morteros, llegando a la simple conclusión de que, al hallar similitudes entre la distribución porosimétrica de morteros y ladrillos, este era el factor determinante en la tecnología de fabricación de los morteros históricos de esos periodos. También se han estudiado los morteros de relleno de mamposterías medievales formadas por muros de tres capas, como en el caso de las murallas de la ciudad de Rodas, en donde constataron la presencia de diferentes capas y estructuras de los morteros de relleno, con distintas composiciones y por lo tanto, con distintos grados de coherencia, resistencia, etc. En otro trabajo se aplicaron un conjunto de ensayos y técnicas analíticas a una serie de muestras de morteros de diferentes épocas de la isla de Creta. Aplicando su clasificación ya planteada en otros trabajos anteriores, clasifican los morteros en cuatro grupos y estudian las similitudes y diferencias entre ellos. Destaca en sus conclusiones las deficiencias encontradas en los morteros de cal pura frente a los de carácter hidráulico, en contra de una idea generalizada sobre la bondad de estos productos en restauración. Así afirman: “Los morteros examinados mostraron conglomerantes que oscilaron en cantidad entre un 22% (morteros puzolánicos) y un 29% (morteros de cal [pura]). Muy probablemente, la lixiviación de la calcita por erosión meteorológica, es la causa de esas bajas cantidades de material conglomerante. [...] Pero donde más han destacado sus investigaciones ha sido en la evaluación de la aportación frente al comportamiento sísmico de los morteros históricos, especialmente en el caso de Santa Sofía de Constantinopla. De hecho, afirman que los estudios estructurales para determinar la valía frente a los terremotos de Santa Sofía, mostraron que el comportamiento estático y dinámico del monumento depende fuertemente de las propiedades mecánicas y químicas de los morteros y ladrillos usados en sus fábricas.

41 Moropoulou, A.; Polikreti, K. "Correlation of physicochemical and mechanical properties of historical mortars and classification by multivariate statistics". Cement and Concrete Research, vol. 33. Elsevier Science (Pergamon). Tarrytown (N.Y.) USA, 2003, pp. 891-898.

Capítulo I De los morteros y el uso de la cal en la historia

CAPITULO I De los morteros y el uso de la cal en la historia

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CAPÍTULO I 1. De los morteros y el uso de la cal en la historia

1.1. Tipología y usos de los morteros de cal Los conglomerantes históricos utilizados hasta finales del siglo XVIII para la fabricación de morteros, pastas y lechadas, estuvieron basados principalmente en la cal, concretamente el hidróxido cálcico, obtenido de la calcinación42 de rocas calizas u otras rocas carbonáticas y su posterior hidratación. Con el paso del tiempo este hidróxido cálcico se combinaba con el dióxido de carbono presente en el aire, formando de nuevo carbonato cálcico. Las transformaciones químicas implicadas en el ciclo de la cal fueron consideradas simples y poco interesantes por técnicos y científicos hasta muy avanzado el siglo XX, salvo casos aislados como los celebrados trabajos de Vicat. Incluso no se aplicaron estudios científicos más profundos y las técnicas de análisis más modernas, hasta que se empezó a considerar el papel fundamental del hidróxido cálcico generado en el proceso de fraguado del cemento pórtland. Realmente el proceso físico‐químico del fraguado de los morteros de cal dista mucho de ser simple, en primer lugar influyen los distintos tipos de carbonato cálcico que se hayan empleado en la calcinación: rocas calizas, rocas dolomíticas, creta, mármoles, etc., después influye la temperatura de cocción y la duración de la misma, también son variadas las formas de apagado: al aire, en tongadas cubiertas de arena por aspersión, en cestos por inmersión, en pasta por fusión en maseras, etc., a menudo se utilizaba directamente cal viva sin apagar o calizas trituradas parcialmente calcinadas. En cuanto a los agregados43, se usaban arenas de los ríos cercanos, de lechos secos o incluso de la orilla del mar, pero además, podían estar lavadas, cocidas, cribadas, etc. La granulometría era muy diferente, de muy fina a gruesa, homogénea y gradual, o de tamaños mezclados, a veces con grandes guijarros incluidos. En definitiva, el tipo de árido era consecuencia de diversas recetas. No sólo se usaba arena, también se empleaban rocas trituradas (incluso calizas), y materiales reactivos de tipo cerámico, minerales de hierro, carbones, o aditivos como huevos, sangre, cáscaras. También materiales fibrosos para mejorar su resistencia mecánica. Por no hablar, de las arcillas u otros materiales silíceos para aportarles hidraulicidad. Todo ello, muestra lo ingeniosos que eran los constructores antiguos en sus recetas de morteros, por ello es lógico suponer que cada grupo de canteros o albañiles tuviera sus propios secretos profesionales, bien guardados, y deben haber dejado pequeñas diferencias entre las recetas de cada uno de ellos, a modo de patrón o “especificación”44. Los morteros utilizados en la antigüedad, fueron materiales de construcción cuyos principales componentes fueron los agregados, aglutinantes y agua. Y como veremos más adelante en algunos casos y con el fin de mejorar sus propiedades se le añadían diferentes aditivos (puzolanas, materiales cerámicos, etc.). Estos morteros utilizados como elementos constructivos, que se han venido utilizando en construcción desde los primeros tiempos, han tenido una misión doble: por una parte para hacer el eslabón entre otros materiales (fundamentalmente mamposterías); y por otro lado cubrir y proteger las superficies de columnas, las paredes, las fachadas, etc. Ellos han sido, a una cierta magnitud, la piel del edificio. Es obvio

42 Lázaro Carreter, F., El nuevo dardo en la palabra, col. Punto de Lectura, Santillana, Madrid, 2004, pp. 82-83. “Precisamente el término “calcinar” proviene de la cocción de las rocas calizas a altas temperaturas, hasta su descomposición. Es muy reciente el significado que se le va dando a la palabra como sinónimo de carbonizar, que algunos lingüistas rechazan drásticamente. 43 Frizot, M., L'analyse des mortiers antiques: problemes et resultants, en: Mortars, cements and grouts used in the conservation of historic buildings. ICCROM, Rome, 1982, p. 332 “Dejando aparte las adiciones activas, el término inerte aplicado a los agregados, podría ser objeto de discusión. Muchos de los agregados utilizados en la fabricación de morteros tienen un cierto grado de reactividad con la matriz del mismo, aunque no se haya buscado intencionadamente. Este es el caso de las arenas de sílice, que en muchos casos se han combinado parcialmente con la cal aérea, para producir silicatos calcáreos, que generan fases hidráulicas hidratadas en el mortero fraguado. Lo cual, ha confundido en ocasiones los resultados en la caracterización de morteros históricos”. 44 Jedrzejewska, H., Ancient mortars as criterion in analyses of old architecture, en: Mortars, cements and grouts used in the conservation of historic buildings. ICCROM, Rome, 1982, pp. 311-329.


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que estas funciones son vitales para la conservación del "monumento", y ellos revelan la importancia de estos materiales en la conservación del patrimonio cultural edificado. Para su estudio, los morteros serán clasificados bajo dos rubros: según su composición y según su función; dentro de este último encontramos: morteros de juntas, de colocación, de relleno, reparto y de revestimiento.

1.1.1. Morteros de juntas. Desde la época de los egipcios en el año 2600 a.C.45, se utilizó el yeso semihidratado para unir los bloques que formaban las pirámides de Keops. Por otra parte, la civilización griega en el siglo 1 d.C., ya incorporaba adiciones a sus morteros de base cal y yeso con el fin de hacerles más duros y estables. Además se conoce el hecho de que los griegos adicionaban polvo volcánico a los morteros para protegerlos de la agresividad del mar. Los morteros de juntas, son aquellos interpuestos entre las piezas elementales que forman el esqueleto rocoso de la fábrica, con una función múltiple:

En primer lugar, la absorción de las irregularidades de las propias piezas de la piedra con que se construía la mampostería. Esto es inherente a cualquier estructura modular, aunque se trate de piezas regulares (ladrillos, sillares), siempre habrá pequeñas tolerancias de forma o de tamaño que absorber, mucho más cuando se trata de piezas irregulares (mampuestos). De estos márgenes de tolerancia dependerá el espesor mínimo de la junta.

En segundo lugar, servir de medio de transmisión o absorción de tensión mecánica entre los elementos pétreos del muro, al tratarse de un material también pétreo, pero que se aplica en estado plástico y sólo endurece una vez que ha sido moldeado por las superficies de las propias piezas que conecta, de manera que queda una unión íntima entre ellas.

Tercero, servir de unión entre las piezas elementales del muro, aunque esta unión se produce más por rozamiento que por adherencia, mucho más si se trata de morteros de cal como los históricos.

También se puede citar como función de los morteros de juntas, en los casos de fábricas con grandes piezas de sillería y mínimas juntas de mortero entre ellas, la de lubricante del lecho de piedra de una hilada para facilitar la colocación de la hilada superior, por lo que a estos se les llama también a veces morteros de colocación.

Por último el mortero de juntas, también cumple la función de ahorrar material pétreo natural (o artificial, pero de más costosa elaboración como son los ladrillos46). Esto, sobre todo en la arquitectura colonial de muros de espesores considerables, ha llevado incluso, a rellenar el interior de los muros con grandes masas de mortero y pedacera de piedra. Esta aplicación, que tiene bastantes singularidades con respecto a las juntas convencionales, hace que normalmente estos morteros sean denominados como morteros de relleno.

También, hay que considerar grandes diferencias entre los morteros de juntas de unas culturas a otras. Entre ellas, destaca el caso de las llamadas juntas bizantinas con grandes espesores y el uso de gruesos fragmentos pétreos, conocido de manera local como ripeo o rajueleo en las juntas de mortero.

45 R. Malinowski, Ibídem. P. 65 46 A este respecto, hasta no hace mucho se realizaban revocos de imitación de ladrillo, bien por carencia de materiales o bien como solución más económica que el empleo de ladrillos vistos (de calidad y precio superior al de los toscos).


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En la época del imperio bizantino estaba muy extendido en Grecia el uso de adiciones de ladrillo triturado que daban lugar a un tipo de mortero de color rojizo, conocido como “Kourasani” que fue usado en muchas construcciones47. Este mortero, aparte del ladrillo triturado, se caracteriza por contener agregados gruesos del tamaño de grava para darles mejores propiedades mecánicas, como se desprende del estudio de las murallas de Constantinopla (del s. V al s. VIII), e incluso en edificios del principio del periodo otomano (s. XV) como en el caso de los baños públicos de Tahtakale48. Aunque el caso de los morteros bizantinos de junta gruesa, que por las dimensiones de los agregados podríamos considerar más concretos que morteros, fueron desarrollados en los últimos tiempos del Imperio Romano, se popularizaron ya en época bizantina. Sus agregados, formados por guijarros y fragmentos de ladrillo triturados, fueron aumentando de tamaño al tiempo que lo fueron haciendo las juntas49

de las mamposter ías . Dándose el caso de la desaparición del polvo de ladrillo que les daba la

coloración rosada, para sólo incluir los fragmentos de mayor tamaño50 . Gárate51 nos explica la razón de esta técnica:

“los constructores bizantinos del siglo III al XIII creaban gruesas llagas de mortero de cal en la construcción de fábricas y bóvedas y están en perfecto estado, a pesar de su endurecimiento imperfecto a veces. Utilizaban en la mezcla, además de arena, ladrillo troceado de un centímetro de diámetro aproximado, además de polvo de ladrillo. Este mortero tenía un aspecto rugoso y poco trabado [...]. El mortero se aplicaba en capas de tres a cuatro centímetros de espesor. Los asientos por el peso de la fábrica estaban previstos, pero eran prácticamente eliminados, pues añadían a su vez piedra troceada de tres centímetros de diámetro, casi del tamaño de la llaga, las cuales repartían la presión eliminando asientos que se producirían antes del fraguado”.

1.1.2. Morteros de relleno en mamposterías.

Dentro de la historia de la construcción, también encontramos los morteros aplicados como rellenos, sobre todo en muros gruesos de mampostería. El uso del mortero junto con bloques de piedra para crear una masa de relleno en muros de mampostería, ha sido un sistema constructivo ampliamente utilizado de sde l a a rquitectura medieval. Constituye el denominado muro de tres hojas: dos externas de cara labradas o careadas, con distintos aparejos, calidades, materiales y espesores, que actúan de encofrado perdido, y un relleno interior que da estabilidad y espesor al muro para cumplir su función estructural portante. Realmente en el caso de morteros de relleno de mamposterías, no se puede hablar propiamente de mortero de juntas, ya que por su espesor en relación con el elemento esquelético pétreo, así como por la enorme desigualdad de espesor en cada punto, cabe esperar que no cumpla las mismas funciones.

Así lo han manifestado diferentes autores: Los morteros de relleno de cantos son distintos de los de juntas de fábrica debido a las diferentes

47 Papayianni, I. y Karaveziroglou, M., Aggregate gradation of ancient mortars, en: Conservation of stone and other materials. M. J. Thiel (ed.). Int. RILEM/ UNESCO. Cambridge Univ. Press/ E. & F. N. Spon. London, 1993, pp. 493-499, articulo descargado de web. Disponible. en Web: http://www.bcin.ca/Interface/openbcin.cgi?submit=submit&Chinkey=1326, Consulta: 05-03-2008. 48 Ersen, A.; Karagüler, M. and Güleç, A., Possible substitutes for Khorasan mortar in byzantine and ottoman monuments, [en línea], Context, nº 52, IHBC. Disponible en Web: http://www.ihbc.org.uk/context_archive-/52/limemortar_dir/limemortar_s.htm, Institute of Historic Building Conservation. Kent, U.K., Consulta: 28-07-2008. 49 Baroni G.; Binda, L. and Lombardini, N., The role of brick pebbles and dust in conglomerates based on hydrated lime and crushed bricks. Construction and Building Materials, vol. 11 (1). Elsevier Science. Oxford, 1997, p. 34. “Las juntas pasaron de una media de entre 10 y 15 mm, a una media entre 60 y 70 mm, como en el caso de Hagia Sophia de Estambul, donde alcanzan una media de 70 mm. Llegándose a una proporción entre los ladrillos y las juntas de mortero de 1:1”. Papageorgiou, V., Additives in historic mortars. A study in relation to the conservation of mediterranean architecture. Cement and Concrete Research, vol. 29. Elsevier Science (Pergamon). Tarrytown (N.Y.) USA, 1997, p. 997 “en el siglo IV, y de cerca de 2:3 en el siglo VII. 50 Baroni G.; Binda, L. and Lombardini, N., "The role of brick pebbles and dust in conglomerates based on hydrated lime and crushed bricks". Construction and Building Materials, vol. 11 (1), Elsevier Science, Oxford, 1997, p. 3. 51 Gárate Rojas, Ignacio. 2a ed. amp. Artes de la cal. Madrid, Editorial Munilla-Lería, 2002, p. 154.


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técnicas constructivas utilizadas y a los prerrequisitos relativos a su comportamiento dentro de la estructura. En las juntas, el mortero actúa como un agente adhesivo conectando dos elementos constructivos pétreos diferentes. En el relleno de cantos, el mortero compone el núcleo de un sistema estructural construido alrededor suyo (mortero interno), dependiendo de vínculos de adhesión multivariables, producidos entre las superficies fractales mortero‐canto de piedra y

mortero‐árido, que afectan a las propiedades resistentes del sistema52. A pesar de que la función del estrato interno es meramente de relleno, en ocasiones se han encontrado estructuras pétreas internas a modo de refuerzo de determinadas direcciones. Así por ejemplo, los autores anteriores citan en el estudio de la mampostería de la muralla de la ciudad medieval de Rodas la presencia de,

una capa de sucesivos estratos horizontales no uniformes de piedras de igual tamaño por capa, colocadas piedra con piedra con inclinación a derecha o a izquierda. La dirección de esta inclinación varía entre capa y capa, siguiendo un perfil en espina de pez. Para esta construcción se usó como material conglomerante un mortero de cal fuerte, capaz de formar un núcleo sólido, que pudiera

liberar al muro principal de los empujes laterales53 Uno de los principales problemas de estas construcciones es que dependen de la integridad de las hojas laterales para mantener el confinamiento del relleno central y por tanto para su pervivencia. Son múltiples los casos en que la rotura de una de estas hojas ha supuesto el colapso de todo el muro. En el artículo citado anteriormente se aprovechó esta circunstancia para realizar una investigación sobre las murallas medievales de la ciudad de Rodas. Otro problema es lo muy absorbente de este tipo de estructuras que lleva a detectar un gran contenido de humedad cuando se accede a su interior, mayor cuanto más abajo se encuentran las capas54.

1.1.3. Morteros de recubrimientos El uso de la cal en sus tipos de cal viva o cal hidratada, es un hecho prehistórico que apareció tras el descubrimiento del fuego. La utilización por el hombre primitivo de las piedras calizas para confinar el fuego, le permitió observar que dichas piedras se desintegraban en unos trozos blancos y que estos, después de la lluvia formaban una pasta blanca y que endurecía posteriormente al aire.

Al igual que los morteros para juntas y no menos importantes los morteros de relleno, el uso de los morteros de cal apagada fue predominante como elemento de revestimiento durante todo el periodo colonial en México, sin embargo, el uso de los morteros como recubrimientos se registran desde épocas muy antiguas, un ejemplo claro corresponde los enlucidos encontrados en la Máscara de Jericó, construida hacia el año 7000 a.C.55. Se observa también la utilización de morteros de revestimiento en los suelos, muros y techos de las viviendas de la ciudad neolítica de Catal Huyuc en Anatolia (Turquía)56. Esta ciudad fue construida en el año 6000 a.C.

Los primeros datos históricos que se tienen de la utilización de la cal como recubrimiento datan del quinto milenio a. C. en Mesopotamia, Asia Menor, en las excavaciones de la ciudad de Catal Hüyük, actual Warka.

52 Moropoulou, A.; Biscontin, G., Technology and behavior of rubble masonry mortars, Construction and Building Materials, Vol. 11 (2). Elsevier Science. Oxford, 1997, p. 121. 53 Idem, p. 121. 54 Ibídem, p. 122. 55 R. Malinowski, Ancient Mortars and Concretes- Durability Aspects. Symposium of Mortars, Cements and qrouts used In the Conservation of Historic Buildings, celebrado en Roma, 1981. 56 Domini Gaspar, Ibídem, p. 12.


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Asimismo, en Mesopotamia, donde apareció un horno de cal del 2500 a.C., son constantes los descubrimientos de ejemplos de su utilización, como en el palacio asirio de Til Bersib (Tel ‐ Ahmar), del s XVIII a .C. La ciudad caldea Ur, donde se encontraron recubrimientos de morteros de cal en sus muros.

En el tercer milenio a. C, en la América Precolombina, utilizaban morteros de cal calcinando conchas marinas como materia prima para la obtención de la cal y añadiéndole posteriormente arenas para la fabricación de los morteros, como los del Valle de México.

También y de la misma época era la utilización en el Antiguo Egipto, en forma de lechada de cal, en la decoración de las pirámides, los Cretenses utilizaban la cal para la decoración de los palacios en forma de estucos y Los Griegos utilizaban la cal para revestimientos de muros, para construcciones portuarias, cisternas, etc. realizando morteros a base de cal, arenas y puzolanas (tierra de Santorin).

En Thera se introdujo a la mezcla cal‐arena, el polvo volcánico de la "Tierra de Santorin", explotado en la isla. La obtención de morteros estables al agua y cuyas propiedades tienen cierta analogía con los morteros modernos a base de aglomerantes hidráulicos. Esta forma era conocida fuera de la isla, ya que se ha encontrado tierra de Santorin en estatuas de Atenas. A falta de esta roca volcánica se utilizaba teja o ladrillo triturado57.

No se conoce la fecha exacta de introducción del mortero de cal en Roma, pero se sabe que ésta técnica fue utilizada en los dos últimos siglos de la República (s. II y I a.C) en que se desarrolla y generaliza rápidamente, supliendo los sistemas utilizados anteriormente, tales como el opus quadratum (gruesos bloques ajustados sin mortero) y el later crudus o ladrillos secos.

Con la llegada de la civilización romana, se generalizó y extendió el uso de la cal en los morteros. Existen numerosas obras construidas en la época de los romanos, que han escapado de las agresiones del hombre y del medio ambiente y que han llegado hasta nuestros días. Esto nos hace pensar en el elevado nivel de conocimiento que debía tener esta civilización, tanto de los materiales, como de las técnicas utilizadas en la construcción. Hechos ambos confirmados por la existencia de un libro titulado “Tratado de Arquitectura” y publicado por Vitrubio58 un siglo antes de Jesucristo y en el que entre otras cosas aparecen especificadas las relaciones Agregado/Aglutinante utilizadas en los diferentes morteros de cal.

Vitrubio (S. I a. C) es la fuente la más completa para el estudio de los morteros en esta época. Gracias a él sabemos que a partir del momento en el que descubrieron las ventajas de mezclar las puzolanas al mortero de cal, en el S. I a. C, los muros dejan de ser una superposición de mampuestos o sillares recibidos con peor ó mejor mortero y se convierten en un núcleo resistente al que hay que dotar de unas superficies que facilitan su construcción y que a la vez sirvan de acabado, opus empléctum.

En efecto, aunque los Griegos ya hicieron uso de los aditivos tales como cenizas volcánicas o teja picada, la adición a gran escala de arcilla cocida a la cal, y sobre todo de las puzolanas, cambiaron sustancialmente las técnicas constructivas, debido entre otro a las propiedades hidráulicas que confieren las puzolanas a los morteros de cal y a la exquisita atención que ponían al realizar la mezcla de los elementos constitutivos del mortero.

Dentro de los conocimientos que se tenían durante el imperio romano, mantenían presente las adiciones de arcilla cocida y puzolana con el fin de conferir a sus morteros, propiedades hidráulicas, aumentando con

57 Alejandre Rubalcava Francisco, Historia de la construcción, Editorial Pacífica, México, 1973, pp.45-72. 58 Segredo, Diego de. Medidas del Romano o Vitruvio. Toledo Casa de Ivan Ayala, 1549 (Edición Facc. Madrid: Dirección General de Bellas Artes, Archivos Instituto de Restauración y Conservación y Restauración de Bienes Culturales, Consejo General de C.O. de Aparejadores y Arquitectos Técnicos, 1986), pp. 452-485.


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esto su resistencia a la intemperie en los elementos recubiertos por pastas o lechadas, incluso en los propios aplanados. Albúmina, caseína, urea y aceites naturales son otros de los aditivos que se supone fueron utilizados por los romanos en la preparación de sus morteros59. En otras ocasiones, adicionaban polvo de ladrillo molido para producir morteros de color rosa, conocidos como “Opus Signinum”60.

Vitrubio estableció especificaciones para el uso de la cal en morteros, en enlucidos y en firmes de carreteras. Así se pudo construir la Vía Apia con un espesor de pavimento de 90 cm, conteniendo cal en tres de sus cuatro capas.

Los romanos consideraban impurezas a las piedras que contenían arcillas y utilizaban las piedras lo más puras posibles. La mayor contribución fue la adición de cenizas volcánicas ricas en sílice a la cal viva, con lo cual obtenían un material que fraguaba y endurecía en el agua.

Esta consideración de caliza impura a todas aquellas que contenían arcillas, se mantuvo hasta mediados el S. XVIII, donde, en Inglaterra se observó que algunas calizas que contenían arcillas producían morteros más resistentes que los fabricados con cales puras, y es a partir de este siglo que se empiezan a utilizar aglutinantes hidráulicos que sustituyen a la cal. Estos nuevos materiales endurecían más rápidamente y desarrollaban mayores resistencias que la cal.

Además de estos usos principales, utilizaban los morteros de cal como colados interiores y exteriores, obteniendo suelos muy resistentes.

Ejemplos de morteros de cal con polvo de ladrillo los encontramos en la Iglesia de S. Lorenzo de Milán del siglo V d.C.; en la bóveda de cañón que cubre la piscina principal de los baños de Bath, en Inglaterra del siglo I d.C.; la Statthalterpalast en Augsburgo de los siglos II al V, d.C. y en los Santos Sergio y Baco en Estambul del siglo VI d.C.61.

Durante la Edad Media, en toda Europa, hubo gran tradición de pinturas al fresco sobre cal, a partir de ésta época, los morteros de cal evolucionan muy poco y entran prácticamente en desuso hasta el Renacimiento, momento en el que vuelven a adquirir gran auge, sobre todo como revestimientos exteriores de gran colorido.

1.2. Los morteros en los antiguos tratados de construcción Hasta este momento podríamos decir que la historia de los morteros y sus diversas adiciones se desarrolla en dos etapas, por un lado tendríamos el conocimiento del desarrollo y evolución de los morteros durante la época romana donde todo el estudio y sofisticación de este material radicaba en la adición de materiales inertes, el caso específico de puzolanas, por el otro lado, con la caída del imperio romano se pierde también el interés y el desarrollo de estos morteros, siendo hasta la época renacentista que se retoma el interés por el desarrollo y mejora de los morteros de cal pero en este caso con adiciones orgánicas.

Otro de los componentes del mortero de cal es el agregado, cuya naturaleza es también importante a la hora de evaluar las propiedades del mortero. Lo usual, sobre todo en las épocas antiguas, en las que había mayor problema de comunicaciones, era la utilización de agregados que se encontraran en las proximidades de la zona en la cual se iba a colocar el mortero que se preparaba. Esto originó una gran diversidad de materiales utilizados como agregados. Entre estos cabe destacar la utilización de Agregados silíceos (arena blanca o de río), piedras trituradas (comúnmente basalto), arcillosos (arcillas sedimentarias en su mayoría),

59 Domini Gaspar, ibidem, p. 196. 60 B. Induni; L. Induni, Using Lime, Resúmenes de EUROLIME, Karl sruhe, 1991. 61 G. Baronio, L. Binda y N. Lombardi, The role o bricks pebbles and dust in conglomérales based on hydrated lime and crushed briks, Construction and Building Materials, Vol II, 1997, pp. 33-40.


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etc.

En todos los casos se puede constatar gracias a los tratados de construcción que se escribieron durante ambas épocas, el minucioso cuidado que ponían en explicar la selección de los materiales, la calcinación y selección de la piedra caliza y posteriormente la recomendación de adiciones naturales.

1.3. De los agregados en los morteros antiguos Históricamente se ha dado una adaptación de la arquitectura a los materiales de que se disponía, por lo que se puede hacer una lectura de la evolución de los sistemas constructivos históricos en paralelo al perfeccionamiento en la elaboración de los materiales de construcción o al descubrimiento de otros nuevos.

Para el caso de la época romana la adición de materiales inertes en los morteros, caso concreto: las puzolanas, han sido usadas, y por tanto conocidas, desde hace más de 2000 años. Este hecho se demostraría no sólo por el tipo de construcciones que posibilitó y han llegado hasta nuestros días, sino por referencias escritas tan importantes para el conocimiento de los materiales y las técnicas constructivas del arte romano, como puede ser el tratado de Vitrubio “Los Diez Libros de la Arquitectura”. En él, dedica todo el Capítulo VI, del Libro Segundo a hablar de un material agregado específico, el polvo de puzol, del que dice:

“del polvo de Puzol (Pozzuoli)”: “Hay también una clase de polvo que por su propia naturaleza, produce efectos maravillosos. Se le halla en [...] las cercanías del Vesubio. Este polvo mezclado con la cal y la piedra machacada, no sólo consolida toda clase de edificaciones, sino que incluso las obras que se hacen bajo el agua del mar tienen solidez”. A continuación se atreve a dar una explicación de este comportamiento: “en las entrañas de aquellos montes hay tierras y numerosas fuentes de agua caliente, que no existirían sino estuviesen debajo fortísimos fuegos, alimentados o por azufre o por alumbre o por betún. [...] Y por tanto, cuando estas tres cosas producidas de la misma manera por la violencia del fuego llegan a mezclarse al recibir de repente por absorción de agua, se condensan y se endurecen por instantes, y se consolidan tan intensamente en el líquido, que no bastan a separarlas o disolverlas ni las olas ni la

fuerza del agua”62. Aunque esta explicación padece de los mismos errores y sencillez de la mayoría del tratado, no deja de asombrar la capacidad de explicación de fenómenos cuyo comportamiento habían llegado a conocer empíricamente con admirable exactitud, más aún cuando todavía hoy en día plantean controversias en su justificación teórica. Más adelante, vuelve a referirse a estos materiales en el Capítulo XIII del Libro Quinto que trata,

“de los puertos y de las obras de albañilería bajo el agua” y dice: “Las obras de fábrica que haya que efectuar en el mar deberán ser hechas de esta manera: acarréese una clase de tierra que hay en algunos lugares desde Cumas hasta el promontorio de Minerva, y mezclando dos partes de ella con una de cal, se hará un mortero”.

También hace en varias ocasiones referencia a la conveniencia de añadir polvo de ladrillo a los morteros de cal, en Capítulo V del Libro Segundo dice:

“Una vez que la cal este apagada, se mezclará una parte de ella con tres de arena, si es de cantera, y con dos si es de río o de mar. Esta será la más justa proporción de la mezcla. Además, se hará bastante más firme y sólida si se mezcla arena de río o de mar con una tercera parte de ladrillos molidos y cernido el polvo resultante.”

62 Tomado de Vitrubio: Los diez libros de arquitectura. Trad. de Agustín Blánquez (ed.), Colección Obras Maestras, Iberia, Madrid, 1982.


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De la misma manera, más adelante en el Capítulo IV del libro séptimo cuando habla “de los enlucidos en lugares húmedos”, dice:

Hecho esto se revestirá la pared con mortero en el que se haya puesto ladrillo machacado, [...]”. A continuación añade: “Aplicado el repellamiento, se hace el primer revoque, que también debe ser de ladrillo machacado, [...]”.

Este producto denominado cocciopesto ha sido comúnmente encontrado en los análisis de morteros romanos. Su presencia será una constante en la composición de las argamasas a lo largo de la historia, aunque nunca con tanto auge y consciencia como en la arquitectura romana. Sobre este producto Bakolas y Bisccontin63 nos dicen que,

‘fue profusamente utilizado en la arquitectura romana para recubrimientos impermeables (en cisternas, pozos y acueductos) y, para la preparación de morteros, especialmente en estructuras horizontales. Los morteros de cocciopesto son materiales compuestos (composites), constituidos por cal, fragmentos y/o polvo cerámicos, y otros agregados pétreos. La naturaleza de estos materiales se considera hidráulica, sobre la base de las posibles interacciones entre el hidrato cálcico y la cerámica, probablemente formando silico‐aluminatos cálcicos hidratados’.

La primera utilización de la tierra cocida en forma de tejoletas y ladrillos triturados como materiales puzolánicos se remonta a la época de la construcción de los aljibes de Jerusalén (bajo el reinado de Salomón, en el siglo X a. J.C.)64. Esta aplicación parece que fue introducida por obreros fenicios que conocían empíricamente las propiedades de estos materiales puzolánicos65. Mientras que la primera referencia conocida en un texto, del uso del polvo de ladrillo para la preparación de morteros de revestimiento y de suelos, se encuentra en <De Re Rustica> de Catón (siglo II a.C.) y sobretodo en el mencionado tratado de Vitrubio (siglo I a. C.) con distintos nombres de los cuales el más significativo es el de opus testaceum. También lo citan Escamozzi en el L. 7, cap. 21 y Plinio66. Es revelador, que los romanos utilizaran las puzolanas naturales locales en las zonas del imperio que disponían de ellas, como es el caso de las tobas volcánicas que han sido encontrado en edificaciones romanas a lo largo del Rhin, aparte de las puzolanas del grupo Lazial o Flegreano de Roma y Nápoles respectivamente. Siendo capaces de desarrollar otras puzolanas, de tipo artificial, para su empleo en las construcciones del resto del imperio, en Europa, Asia y norte de África67. Este material era empleado para distintos propósitos: en polvo para revestimientos y para las capas de terminación de suelos, mientras que en fragmentos con mayor tamaño de grano servía, no sólo para grandes muros de fábrica, arcos y cimentaciones donde hay presencia de gran cantidad de humedad o de agua, sino también para mejorar el comportamiento de morteros y conglomerantes en condiciones normales68.

Esta tecnología de la construcción la heredan los romanos de los griegos y se podría emparentar con algunos ejemplos cretenses, en concreto los asentamientos del 1500 a. C. de Micenas y Minos, en la famosa cisterna de Micenas y en algunos edificios de Festo y Malia en Creta, donde usan la técnica del mortero de

63 Biscontin, G.; Bakolas, Caratteristiche microstrutturali delle malte storiche a Venezia, 1994, p. 405, Disponible en Web: http://www.buildingconservation.com/articles/lime-gauging/limecaratteristche.html, Consulta: 19-06-2008. Cathedral Communications limited. Tisbury. U.K. 64 Gárate Rojas, Ignacio. 2a ed. amp., Artes de la cal, Madrid, Editorial Munilla-Lería, 2002, p. 63. 65 Idem, p. 63. 66 Baronio, G.; Binda, L. and Lombardini, N., The role of brick pebbles and dust in conglomerates based on hydrated lime and crushed bricks. Construction and Building Materials, Vol. 11 (1), Elsevier Science, Oxford, 1997, p. 33. 67 Idem, p. 37. 68 Idem, p. 34.


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cal pulimentado que posteriormente aplicarían los romanos en sus construcciones hidráulicas: cisternas, acueductos, puertos, puentes, etc.69. El pulimentado es un proceso que consiste, esencialmente, en la trituración de la cal, del carbonato o de la puzolana del mortero, para crear una estructura superficial densa, que aumente la impermeabilidad del material, acelere el endurecimiento (la carbonatación e hidratación) y mejore la fuerza y durabilidad del material. En las construcciones para el transporte de agua el pulimentado y endurecimiento de la superficie no sólo impide la contracción y rotura del mortero, sino que también inhibe la formación de depósitos de cal en las paredes de las cisternas y acueductos debido a la mejora del flujo del agua70. En Théra, se introducía en la mezcla de cal y arena, el polvo volcánico llamado Tierra de Santorin, o Terra Theraica71 obtenido en la isla, pero esta puzolana natural era también utilizada fuera de ella. Así se ha encontrado Tierra de Santorin en estucos que ornamentaban estatuas del Héphaïstéion de Atenas72, mientras que ante la falta de roca volcánica, se utilizaba teja o ladrillo triturado. El punto crucial en la historia de los morteros es la adición de materiales que pudieran favorecer las características de las mismas y, más concretamente, el comienzo del empleo, tan extendido posteriormente, de puzolanas (primero naturales y posteriormente artificiales), que en su reacción con la cal mejoran la dureza y estabilidad del mortero. Volviendo a los romanos, consiguieron un enorme grado de sofisticación en la elaboración y puesta en obra de sus morteros, lo que no deja de contribuir a la perfección del resultado final de la argamasa73, llegando a utilizar morteros multicapa con tres estratos de diferente función, aplicados por separado, en los que utilizaron adiciones de cenizas y puzolanas cerámicas con diferentes cometidos, según los casos, como ha estudiado Malinowski74 en el acueducto de Cesarea. Según la opinión de algunos especialistas Malinowski, Slatkine y Ben Yair75, Furlan y Bisseger76, en el medioevo (admitiendo las circunstanciales variaciones geográficas y temporales) se pierde el conocimiento clásico de los materiales de construcción, así como sus sistemas de selección y puesta en obra. Esta afirmación se ajusta substancialmente a lo que se refiere a los morteros utilizados en las fábricas para recibir y asentar los sillares o cualquier otro elemento con el que se organice el muro77. Desde el punto de vista de la técnica constructiva, la obra romana ha sido tradicionalmente definida en su calidad por la evidencia formal y funcional que de la aplicación de estos principios puede apreciarse en los morteros de sus construcciones. Estos aspectos cualitativos de la arquitectura clásica han sido referencia obligada al analizar la edificación medieval, sus antecedentes históricos y sus avances técnicos. En los extensos estudios sobre las construcciones del periodo gótico, se encuentran referencias que ponen en tela de juicio los conocimientos y la capacidad técnica de los arquitectos y constructores medievales. Por

69 Álvarez, J. I.; Martín, A. y García, P. J., Historia de los morteros. Materiales y Técnicas. Boletín Informativo, nº 13. Inst. Andaluz del Patrimonio Histórico. Sevilla, 1995, p. 58, revista electrónica descargada de http://www.oei.es/indbol136.htm, consulta 15-02-08 70 Malinowski, R., Ancient mortars and concretes. Durability aspects. En Mortars, cements and grouts used in the conservation of historic buildings. ICCROM. Rome, 1982, p. 346 71 Moropoulou, A.; Biscontin, G., Technology and behavior of rubble masonry mortars. Construction and Building Materials, vol. 11 (2). Elsevier Science. Oxford, 1997, 119 72 Ibidem, Gárate Rojas, Ignacio. 2a Ed. amp.. Artes de la cal, p. 67 73 Álvarez, J. I.; Martín, A. y García, P. J., Historia.. Op. Cit., p. 56 “Para algunos, entre los que nos encontramos, no son estos (calidad, selección, dosificación y puesta en obra) factores secundarios en el resultado, sino que determinan la diferencia entre los morteros romanos y otros posteriores fabricados con parecidos ingredientes” 74 Malinowski, R., Concretes and mortars in ancient aquaeducts. Concrete International, vol. 1, issue 1. ACI. Detroit (MI) USA, 1979, p. 71 75 Malinowski, R., Ancient mortars and concretes. Durability aspects. En Mortars, cements and grouts used in the conservation of historic buildings. ICCROM, Rome, 1982, p. 347-348 76 Furlan, V., Causes, mechanisms and measurement of damage to mortars, bricks and renderings. En Science, technology, and European cultural heritage. Elsevier Science (Pergamon). Bologna, 1991, p. 149 77 Op.cit., Álvarez, J. I.; Martín, A. y García, P. J., História…, p.56


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otra parte, la excelencia y buena conservación de muchas catedrales góticas que conocemos parecen contradecir estas posturas. En cualquier caso no es el sitio para indagar sobre la clave de este aparente contrasentido, ni juzgar los conocimientos que exhiben los arquitectos medievales a través de sus obras. Tan sólo interesa lo concerniente al empleo de alguno de sus materiales, aquellos que se utilizaron de igual manera para recibir piedras como para decorar los interiores de las catedrales: cal, yeso y arena. Los últimos estudios sobre las singularidades constructivas del gótico78 ponen de manifiesto, una vez más, las grandes limitaciones de los arquitectos medievales. Limitaciones que tienen en su base la aparente inexistencia de un corpus teórico lo suficientemente desarrollado como para poder justificar, desde la ciencia actual, los mecanismos operantes en la concepción y desarrollo de sus proyectos arquitectónicos. En cierta forma, el desconocimiento, siquiera elemental, de los mecanismos científicos del funcionamiento de los materiales (tanto en la medida de su caracterización como en su vertiente tecnológica), podría justificar la inexistencia de auténticos textos compendiadores sobre los que asentar el estudio y progreso de la técnica aplicada a la construcción. Vitrubio es una de las escasas fuentes a las que pudieron recurrir los arquitectos medievales79. En sus escritos no existen aportaciones o conceptos abstractos que puedan vincularse estrechamente con la práctica edificatoria. Si tuvo una influencia real, sólo pudo hacerlo en la medida en que sus escasas explicaciones eran interpretables80. Por este motivo, al margen de la problemática surgida en la formulación del diseño constructivo medieval, creemos que el ámbito de la práctica debió tener, en el enriquecimiento de la experiencia, el principal soporte válido para el trabajo de albañiles, tallistas, carpinteros y demás operarios que tomaban parte en los trabajos. La progresiva complicación de los proyectos arquitectónicos ‐caso de las catedrales‐ habría sido posible gracias al establecimiento de vínculos con soluciones anteriores de probada eficacia o con fórmulas de las que desconocían el fundamento. La acumulación de esa experiencia y las consecuencias prácticas de su desarrollo, también habrían sido decisivas en el caso de la edificación romana. Aparece aquí, sin embargo, el uso de un material que no tendrá continuidad en los periodos siguientes: el concreto. Dentro de los dos planteamientos constructivos básicos que se han utilizado a lo largo de la historia de la arquitectura: el muro masivo horadado y la retícula estructural de entrepaños rellenos81, el concreto romano supone la adecuación funcional máxima al primer sistema, de un material, que no será superada hasta el siglo XIX. Los romanos no tuvieron que afrontar las dificultades de estabilidad que se plantearon a los constructores medievales. Realizaban sus bóvedas mediante encofrado o por arcos sucesivos de morteros; de forma que cuando este material había endurecido, el empuje sobre los muros era absorbido en parte por éste. Por tal motivo, aunque se desconociesen los mecanismos de funcionamiento de las estructuras y los materiales que intervenían en sus construcciones82, la sencillez de los diseños y la efectividad de los materiales, eran suficientes para garantizar la estabilidad y duración de sus obras. Para este tipo de arquitectura, la dilatada

78 Herman Saens Josue, Teoría, historia y restauración de estructuras antiguas, Editorial Limusa, México, 1995, p. 324. 79 Idem. p. 342. 80 La dificultad de interpretar adecuadamente algunos términos vitrubianos, deriva de la transmisión del texto a través de las diversas transcripciones hechas por copistas que desconocían las técnicas y los materiales artísticos. Algunos señalan de modo general para la tratadística medieval, la inexactitud de los textos antiguos cuando estos derivan directamente de transmisiones orales. La difusión oral lleva asociada una pérdida de matices que puede llegar a ser verdaderamente decisiva para la correcta comprensión de los textos. 81 La adopción de una u otra técnica, que en su origen pudo tener un componente de disponibilidad de materiales naturales, y por tanto una distribución según los recursos de cada área geográfica, se acabará convirtiendo en una opción constructiva que caracterizará estilísticamente cada periodo artístico. 82 No es hasta comienzos del siglo XIX, cuando empieza a conocerse de manera científica el comportamiento de los conglomerantes inorgánicos. Hasta esa fecha, el empleo de tales materiales se guiaba siempre por procedimientos totalmente empíricos.


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experiencia práctica en el empleo de los materiales, supuso un conocimiento real que era transmisible sin el concurso de prontuarios teóricos más allá de la sencilla compilación de recetas, a la manera que se observa en Vitrubio83.

Por el contrario, la construcción medieval, se va orientando paulatinamente al sistema de retícula estructural, alcanzando su máxima expresión en el gótico, donde no se edifica con morteros o argamasas de alta resistencia sino mediante la superposición de elementos unitarios independientes ‐generalmente piedra‐. Este hecho hace comprensible que se perdiera la tradición del empleo de morteros y se pusiese todo su énfasis en la estática y en las propiedades resistentes de los elementos en contacto84. Es en esos aspectos donde mejor se patentiza el talento de los constructores, al encontrar los dispositivos necesarios para resolver los problemas de estatismo de sus grandes construcciones. En su lucha por neutralizar la fuerza de gravedad, el arquitecto confía únicamente en la tectónica que generan sus estructuras para crear fuerzas de contrarresto capaces de elevar y mantener en pie los edificios. En este sentido, pensamos que la disminución de la práctica del trabajo con morteros, también tuvo que incidir en la calidad de estos. Es probable, incluso, que los procesos tecnológicos asociados a la disposición de los materiales, como la selección y preparación de la cal, sufrieran de un descuido generalizado llegándose a la utilización de materiales poco apropiados. Como hemos apuntado, la incidencia de estos compuestos cementantes no sería tan notoria en la estabilidad de los proyectos arquitectónicos medievales como en el caso de la construcción romana85.

Debido a su peculiar disposición, la conservación y comportamiento estructural de las fábricas góticas parece que puede concebirse independientemente de la calidad de sus morteros. Independientemente de cuál sea la causa y cuál el resultado ‐baja calidad de los morteros o que no sea necesaria su funcionalidad‐, lo que parece probable es que en la arquitectura medieval se produjeron ambas circunstancias. Buscando la razón de esta merma de calidad en la composición de las argamasas, encontramos que la diferencia fundamental está en el empleo de la puzolana natural o Tierra de Pozzuoli que, junto a otras artificiales, utilizaban los romanos. Sus propiedades hidráulicas, unidas a la notable mejora de sus cualidades ‐resistencia, velocidad de fraguado, fiabilidad, etc.‐ explican la excelente conservación de los morteros romanos y su estabilidad en el tiempo. La ausencia del empleo de materiales puzolánicos en época medieval, es uno de los aspectos que han puesto en entredicho la pervivencia de la tradición clásica, a la vez que han supuesto un cierto desconocimiento empírico en el trabajo con los materiales de construcción86.

83 El hecho de que en Vitrubio encontremos el registro exacto y pormenorizado de ciertas técnicas relacionadas con el uso de los morteros, no implica necesariamente que estas se difundieran gracias a tratados como el suyo que, en definitiva, no harían sino consignar lo que la experiencia ya habría consolidado. Parece lógico suponer que los conocimientos se transmitían fundamentalmente por el ejercicio de la práctica en el seno del gremio de artesanos dedicados a los diferentes oficios. Existen numerosos ejemplos de obras romanas en las que la realidad de lo construido no se ajusta a las minuciosas y explícitas prescripciones que aparecen en su tratado. 84 No en vano la arquitectura medieval ha sido calificada de “divisiva”, entendiendo el término en relación con la teoría sostenida por Viollet le Duc, que define o interpreta sus edificios como la articulación de elementos unitarios que aparecen conectados -física y funcionalmente- para componer un diseño arquitectónico orgánico. 85 Castro Villalba Antonio, Historia de la construcción arquitectonica, Quaderns d´Arquitectes, Edicions UPC, Universidad Politecnica de Catalunya, Barcelona 1996, p. 177. “Las afirmaciones de Castro Villalba sobre la supuesta efectividad de los morteros medievales a partir de cal, parecen excesivas: “Se puede añadir que el magnífico comportamiento de estas obras ante los ataques del tiempo puede haberse visto reforzado por el progresivo endurecimiento de los morteros.”. 86 Furlan, V., Causes, mechanisms and measurement… Op. Cit “Sin embargo, una afirmación como esta debe matizarse siempre con la consideración sobre la necesidad que un conocimiento de este tipo tendría para una construcción como la medieval. Como ya hemos apuntado, es probable que sus morteros sólo sirvieran para la puesta en obra o el asiento de los sillares, sin otro requerimiento mecánico-resistente. La razón del empleo de morteros en fábricas de piedra estaría más en relación con la puesta en obra: Las operaciones de calce y empotramiento de los pesados sillares, son mucho menos trabajosas si el sobrelecho de las piedras inferiores se encuentra “lubricado” con un mortero de fraguado lento como el de cal. En el caso de la mampostería, el único modo de acoplar las piezas y dar organización y resistencia al conjunto de la fábrica es envolviéndolas con argamasa”.


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En algunos muros de baja calidad levantados con morteros de cal, destaca el uso de gran cantidad de cenizas vegetales, como en el caso del Alcázar Omeya de Amman87, donde no atribuyen a un desconocimiento de la técnica de fabricación y puesta en obra de la cal, puesto que, en otros elementos de este mismo edificio, conserva gran calidad y belleza, pero no consiguen establecer su objetivo. Aunque admiten desconocer la finalidad de la adición de cenizas, afirman que estas no mejoran el fraguado, y les asignan dos posibles funciones:

La de actuar como aireantes para favorecer la entrada del CO2 necesario para la carbonatación de la argamasa, pero con la contrapartida de restar compacidad a la mezcla y, se supone, resistencia.

También se podría haber considerado el uso de las cenizas como aditivo para dar hidraulicidad al mortero, aunque se descarta por tratarse de cenizas de carácter vegetal.

De hecho, en la arquitectura bizantina continúo el uso de materiales puzolánicos, así en investigaciones sobre los morteros de Santa Sofía de Constantinopla se han encontrado composiciones basadas en mezclas de cal y polvo de ladrillo, dando lugar a ‘un bajo contenido en calcita y un alto contenido en componentes hidráulicos’, incluso en comparación con otros morteros puzolánicos de polvo de ladrillo ensayados por los mismos autores88. Por otra parte, en las edificaciones medievales de piedra de Córdoba, se han detectado morteros completamente distintos de los usados en las construcciones islámicas. Según Castro Villalba89:

“son de color oscuro en cuya composición interviene la cal en muy pequeña proporción, predominando la arena y elementos usados en los siglos XIV y XV aparecen a la vista parduzcos, con gruesos fragmentos de piedra o ladrillo en su interior, con un aspecto mucho más tosco”.

No sabemos qué entiende Castro Villalba por parduzcos, dado que el carácter graso de las cales depende de la ausencia de carbonatos magnésicos en las materias primas que, tras la cocción, se traducen en cualidades como la untuosidad, la trabazón o blancura de la masa conglomerante. Probablemente, por analogía con los materiales arcillosos que sirven para la fabricación de productos cerámicos, no se trate del carácter más o menos dolomítico de la caliza de partida, sino que quiera referirse a la presencia de agregados o fragmentos de cerámicas, polvo de ladrillo, etc., en la pasta endurecida90. También quedan confusos los resultados de estas mezclas, pues este autor afirma que en los enlucidos de los muros de tapial, como los de la muralla del Marrubial, se aplicaba una fina capa de cal con un alto contenido en arcillas, “de lo que resulta una mezcla muy depurada, cuya superficie presenta en la actualidad tonos ocres o castaños oscuros, posiblemente originados por una fuerte carbonatación”. Tampoco se entiende esta afirmación, pues es sabido que el carbonato cálcico es de color blanco, lo que no explica cómo ha podido favorecer la carbonatación, ni cuáles son los indicadores de esta. De hecho, esta técnica de inclusión de grandes fragmentos de ladrillo y guijarros, será utilizada en las edificaciones de Córdoba y Sevilla desde el siglo XIV hasta el siglo XVIII, donde se distinguen dos tipos de usos91.

87 Soto Hidalgo, Joaquín, Enciclopedia de la construcción, Tomo I, Impresa en el Instituto geográfico y catastral, Madrid, España, 1960, p. 160. 88 Moropoulou, A.; Polikreti, K., Correlation of physicochemical and mechanical properties of historical mortars and classification by multivariate statistics, Cement and Concrete Research, Vol. 33, Elsevier Science (Pergamon), Tarrytown (N.Y.) USA, 2003, pp. 893-896. 89 Castro Villalba Antonio, Historia de la construcción arquitectónica, Quaderns d´Arquitectes, Edicions UPC, Universidad Politecnica de Catalunya, Barcelona 1995, p. 105. 90 Petrick Casagrande Susana, Ronald Castillo Blanco, Método de Rietveld para el estudio de estructuras cristalinas, Science @ Direct, Bulding and Environment, Elsevier, no. 41, 2004, p. 565. 91 Castro Villalba Antonio, Historia… Op. Cit., p. 112.


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En morteros de regularización y revestimiento de muros, como en la torre de El Carpio y en la iglesia del Convento de Santa Clara (siglo XIV), en donde se utilizó

“una cama de argamasa con inserción de numerosos fragmentos de tejas y ladrillo en la pared, como paso previo a su enlucido”,

Y en la capa de nivelación de suelos:

“Dicha nivelación se conseguía mediante la realización de lo que en los contratos de obras del siglo XV denominaban alcatifa, una gruesa capa de broza o relleno, integrada por argamasa de cal o arena, fragmentos de ladrillo rascado, teja cortada y otros elementos”.

Este uso de gruesos fragmentos pétreos o cerámicos en las juntas de mortero puede tener su origen en la arquitectura bizantina que, como ya hemos comentado anteriormente, sirvió, entre otras, de fuente para los constructores árabes. Según esto, se elimina esa misma función de reparto elástico de tensiones a través de las juntas de mortero, pasando este a trabajar como un relleno sin su función mecánica principal. En el renacimiento, los tratados de construcción arquitectónica de León Baptista Alberti: “De Re Aedificatoria, (Los diez libros de la arquitectura” (Florencia, 1485), de Giorgio Martini: Tratado de arquitectura, Ingenieria y arte militar (1482) y Andrea Palladio: Los cuatro libros de la arquitectura (Venecia, 1570), seguirán mencionando las aplicaciones de los ladrillos triturados, pero tomando la información del tratado de Vitrubio, sin añadir ni aclarar nada. Aunque se han encontrado en análisis de morteros venecianos de los siglos XIV al XVIII, fragmentos de ‘cocciopesto’92 que indican el uso de la tecnología de los morteros hidráulicos basados en los materiales puzolánicos al menos en estos periodos. Es hasta el siglo XVIII, que F. Milizia en su tratado: <Principi di Architettura Civile> (1781), no sólo volverá a mencionar éste uso del polvo de ladrillo, sino que intentará dar una explicación científica del fenómeno comparándolo con los efectos de las puzolanas naturales93. En general en el renacimiento, pero sobretodo en el barroco, se dará una pérdida de interés por las adiciones puzolánicas a los morteros, frente a la proliferación del uso de aditivos orgánicos94. Pero a partir del siglo XVIII una serie de hallazgos en cascada sobre los efectos de distintas mezclas de materiales, en las condiciones de fraguado de la pasta fresca y de las propiedades posteriores del mortero endurecido, darán lugar a una renovación completa de los materiales conglomerantes durante el siglo XIX. Con el desarrollo del cemento portland, se abandona el estudio de los materiales puzolánicos y de las cales aéreas.

92 Biscontin, G.; Bakolas, Caratteristiche microstrutturali delle malte storiche a Venezia, 1994, p. 405, Disponible en Web: http://www.buildingconservation.com/articles/lime-gauging/limecaratteristche.html, Consulta: 19-06-2008. Cathedral Communications limited. Tisbury. U.K. 93 Baronio, G.; Binda, L. and Lombardini, N., The role… Op cit, p.35. 94 Papageorgiou, V., Additives in historic mortars. A study in relation to the conservation of mediterranean architecture, The Institute of Advanced Architectural Studies. Univ. of York (U.K.), 1996, p. 40-41, disponible en web http://www.nordicinnovation.net/nordtestfiler-/rep594.pdf consulta 21-06-08.


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Así, a mediados de este siglo XX, por el doble motivo de la necesidad de deshacerse de residuos de otros procesos industriales (cenizas volantes, escorias de alto horno, humo de sílice, etc.) fue que mostraron un comportamiento puzolánico de gran reactividad y del descubrimiento de las ventajas que tiene la adición de estas substancias puzolánicas en el resultado de los productos de cemento portland, sobre todo por su capacidad de fijar el hidróxido cálcico (portlandita) que se genera en el proceso de fraguado de este. Las consecuencias de este comportamiento han sido un gran auge en la investigación de estos productos por las posibilidades en el desarrollo de nuevos materiales de alta resistencia mecánica, más resistentes a la cristalización de sales, a las reacciones árido‐conglomerante, a los ataques de sulfatos, en definitiva, de mejores prestaciones y mayor durabilidad. Desde hace décadas, la investigación sobre nuevos materiales puzolánicos ha estado orientada, por tanto, a su capacidad para aumentar la durabilidad del cemento portland, y por ello se ha planteado desde ese doble enfoque de alta reactividad y aprovechamiento de residuos industriales abundantes y baratos. Pero con la crisis del empleo de este material para la restauración de materiales históricos como piedra, morteros de fábrica, morteros de revestimiento, planteada desde principios de los años 80, se vuelve la vista a la recuperación del uso y de las propiedades de ciertos materiales tradicionales.

No se sabe a ciencia cierta el lugar y el inicio del uso y aplicación de los morteros de cal con aditivos naturales como un elemento implícito en cualquier edificación, la existencia de documentos conocidos como tratados de construcción nos manifiestan que desde la época romana las propiedades físicas y mecánicas de la cal eran conocidas como expresa el tratado de Vitruvio, Capítulo V del Libro II:

“Elegida la mejor arena para el mortero se ha de poner no menos diligencia en la cal, haciéndola de piedra blanca o de pedernal. La de piedra densa y dura será mejor para fabricar: la de piedra más porosa, para los revoques. Después de apagada, se hará el mortero en esta forma: si la arena fuere de mina, a tres partes de ella se pondrá una de cal, incorporándolo todo bien: y si fuere de río o mar, a dos partes de arena, una de cal: esta regla debe de seguirse en la composición del mortero. Si a la arena de mar o río se añadiese una tercera parte de polvos cernidos de ladrillo cocido, hará una

mezcla de mucha mejor calidad” 95.

Ante esta descripción se asume que el uso de la cal como mortero, era dominado y aplicado en las construcciones romanas desde el S. I a.C. Por otro lado de manera paralela, en el ámbito regional prehispánico se han encontrado vestigios de aplanados y enlucidos de cal con pigmentaciones, vestigios que datan del año 500 d.c. como en los casos de Teotihuacán, Calakmul, Montealbán, Palenque; por las características físicas de los vestigios que se han encontrado de aplanados y enlucidos de cal en estructuras prehispánicas, puede considerarse que era amplio el conocimiento existente sobre estos morteros ya que a la fecha se conservan en buen estado.

Con lo anterior queda entendido que el uso de los morteros de cal es utilizado desde la época de los romanos en el continente europeo y posterior y de manera casi paralela a este, en la época prehispánica en América.

1.4. Las adiciones orgánicas.

El uso de aditivos orgánicos en la elaboración de morteros de cal ha sido una práctica desde la antigüedad y sin dudad alguna un tema muy interesante para estudiar su comportamiento y función en la aplicación de morteros en diferentes elementos, sin embargo, para esta investigación únicamente se abordara el tema a

95 Joseph Ortiz y Sanz, Los Diez Libros de Arquitectura de Marco Vitruvio Polión, Traducidos del latín y comentados, Imprenta Real, Madrid, 1787, p. 35-36.


J. A. Bedolla 49

manera de registro de su uso en los morteros, lo anterior debido a lo extenso que representa el tema, dejando únicamente plasmado en este documento el uso y la existencia de estos aditivos desde épocas romanas. Una fuente de información sobre el posible origen del uso de estos materiales orgánicos como aditivos de los morteros pueden ser los tratados de construcción, durante siglos, estos fueron los instrumentos oficiales para la obtención del conocimiento de edificar. En ellos se describen los estilos, los elementos y las partes de la arquitectura, dentro de ellos se abarcan conocimientos técnicos constructivos llegando a profundizar hasta el nivel del conocimiento del material a utilizar. En Mesoamérica, el uso de las adiciones de suelos ó arcillas fue adquiriendo sesgos sociales y políticos dentro de las culturas prehispánicas, especificándose y perfeccionándose el empleo de colores rituales, mágicos y asociándose con los estratos sociales, los oficios, el poder económico, militar o intelectual. En Europa, no es sino hasta la época renacentista, cuando la edificación se comienza a regir por normas y reglas de construcción orientadas al rescate de la arquitectura griega, las cuales se obtenían de los tratados antiguos, Los diez libros que componen "De Architectura" se redactaron entre el 35 y el 25 a.C., y su destinatario fue con toda seguridad el emperador Augusto. "De architectura libri decem" es, por tanto, el tratado más antiguo de Arquitectura que se conoce; este documento es redescubierto por los Italianos siglos más tarde y tomado como referencia para la recuperación de la arquitectura greco‐latina.

Vitruvio en su tratado, en el Libro Segundo, Capítulo V, “De la cal, y elección de la piedra para cocerla”, explica los diversos morteros que se deben de usar en la edificación:

“Para los enlucidos, utilícese cal apagada y confeccionada de mucho tiempo; Engáñese quien imagina, que esta cal añeja se empleaba en los enlucidos sola, y sin arena, mármol, ni otro material con que formase mortero o estuco”

Es en esta época renacentista en la que el gusto por restaurar la arquitectura Griega surgen tratadistas que apasionados por la belleza arquitectónica de los ordenes clásicos, como Andrea Paladio Vicentino con su tratado “Los cuatro Libros de la Arquitectura”, publicado en Venecia en 1570, que tiene como sustento la doctrina Vitrubiana, quien menciona la importancia de la cal y de la elaboración de los morteros en el Capítulo V de su tratado subtitulando “De la cal y modo de amasarla”.

“… toda piedra es buena para la cal mientras esté seca, sea frágil y no contenga otra materia que consumida por el fuego, minore su volumen. Así será mejor la piedra durísima compacata y blanca; y que después de cocida pierda solo la tercera parte del peso que la piedra tenia antes... Toda piedra sea de monte o de río, se cuece más o menos pronto según el fuego que se le hace. Lo regular es cocerse en

sesenta horas….”96 De la misma manera, en el año de 1450 León Batista Alberti, escribió De re aedificatoria, en latín. Se trata de una obra dirigida no a especialistas, sino al gran público con formación humanística, tomando como modelo los diez libros de arquitectura de Vitrubio, que en aquel momento circulaba en copias manuscritas sin corregir filológicamente. Este tratado de igual manera se divide en diez libros, dedicando un apartado a la cal y sus usos en su libro segundo subtitulándolo “Diversas especies de cal y yesso y las conveniencias de natura y disconveniencias, y acerca de estas cosas, otras algunas no indignas de ser sabidas”, en dicho apartado Alberti describe sus experiencias y legados testimoniales que a su vez él encontró en otros documentos antiguos acerca de la mejor manera de elaborar morteros:

96 Joseph Francisco Ortiz Sanz, Los Cuatro Libros de la Arquitectura de Andrea Paladio, Vicentino, imprenta Real, Madrid, 1797, pp. 6-7.


50 J. A. Bedolla

“Y tiene por averiguado que con esta formentacion la cal añade mucho a la virtud (se refiere al proceso de apagado de la cal). Yo he visto en muy antiguas y vigessimas escrituras haber sido dexada por quinientos años, haber sido hallada poco ha mojada y liquida (por decirlo así), madura en tanto grado, que con la blancura q sin comparación sobre pujaua las mieles y los meollos de los huessos97… y es para hacer un buen mortero que tiene que pensarse en alguna de estas tres arenas, la de hoyas, la de rio y la de mar. La mejor de todas es la de hoyas y esta de muchas maneras, negra, cana, roja y carbúnculo y

llena de guijas…”98

Durante la época mencionada surgieron muchos tratadistas más: Serlio, Viñola y Scamozzi, quienes de igual manera tuvieron como base a Vitrubio haciendo mención del uso común de los morteros de cal, el proceso empírico de apagado y de los diversos agregados, sin embargo, hasta este momento en ninguno de los tratados mencionados abordan el uso de aditivos naturales en la elaboración de morteros.

No es sino hasta el siglo XVIII en donde se encuentran diversos tratados sobre edificación en donde especifican aditivos naturales en la elaboración de los morteros según sean los usos en los que se van a aplicar:

“… y para unir piezas de estatuas, o una piedra con otra, o piedra con madera, es cosa muy buena, y firme el quajaron, que se hace de quajada de leche, y cal viva, la que se mezclara de modo, que haga una massa muy aquosa. …Para que un estanque, u otro grande receptáculo resista a mucha cantidad de agua, se unen las piedras con diversos betunes, compuestos de polvos de piedras de cantería, con aceyte de linaza, estopa, &c. La mejor composición en mi juicio, y cuyo efecto más veces he observado, es la siguiente: un quartillo de polvo de piedra de cantería, ocho quartillos de limaduras de hierro, doce quartillos de cal viva, seis quartillos de arina de toba, quatro quartillos de harina de vidrio, mocho cuartillos de polvo de ladrillo, y quatro onzas de litargirio99; todo esto molido, y pasado por un zedazo de cerdas de caballo, se amassara con tres azumbres de aceyte de linaza: después se bate bien, hasta que este la massa blanda, y se le

mezclaran y batirán unos pelos de cabra silvestre, o de algodón” 100 “…y agregaras un quarto de esta proporción de sangre de borrego para que el estuco se pegue bien a la

piedra…”101

De esta manera durante los siglos XVIII y XIX son comunes los tratados de construcción que especifican en su contenido el uso de adiciones naturales orgánicas y minerales como complemento en la elaboración de morteros de cal, incluso es hasta inicio del siglo XX donde algunos tratados y manuales especifican aditivos naturales en los morteros.

Observándose que el uso de los aditivos naturales ha existido en la elaboración de los morteros de cal desde la época renacentista en Europa, retomándose estas técnicas en la Nueva España para la edificación de los edificios civiles y religiosos.

A partir del siglo XVIII, se empiezan a utilizar aglutinantes hidráulicos que sustituyen a la cal. En el siglo XIX, la llegada del cemento Pórtland, revolucionó el mundo de los materiales de construcción, desplazando el uso de la cal para la fabricación de morteros.

97 León Baptista, Alberti, Los Diez libros de la arquitectura, traducidos de latín a romance, con privilegio en casa de Alonso Gómez, impresor de su majestad, 1582, p. 54. 98 Idem, p.75. 99 Litargirio, material obtenido en el proceso metalúrgico de separar la plata del plomo (Raya de color rojo. Brillo graso. Color rojo. Dureza 2. Densidad 9,25 g/cm3), llamado así en 1917 por una palabra griega dada por Diocorides a un material obtenido en el proceso metalúrgico de separar la plata del plomo. 100 Crhistiano Rieger, Elementos de toda la arquitectura civil, con las mas singulares observaciones de los modernos, impreso en latín, traducidos al castellano por el P. Miguel Benavente, impreso por Joachin Ibarra, calle de las Urofas, Madrid, España, 1763, pp. 226-228. 101 Antonio Plo y Camin, El Arquitecto práctico, civil, militar y agrimensor, dividido en tres libros, Madrid, España, Imprenta de Pantaleón, 1767, p. 125.


J. A. Bedolla 51

Son en algunos de ellos donde se describe el uso de los materiales orgánicos como aditivos para la elaboración de morteros de cal, los cuales de manera sintetizada expresamos en la siguiente tabla: Lista de materiales orgánicos que se deben de utilizar como aditivos en las mezclas de los morteros de cal102, para la edificación según tratados de construcción en distintas épocas.

Los 10 Libros de la Arquitectura

Marco Vitrubio Polion

Los Cuatro Libros de la

Arquitectura

Andrea Palladio

Tratado Breve sobre las

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Policia en ella

Juan

de To

rija

Elementos de toda la

Arquitectura Civil

Christiano Rieger

El Arquitecto Práctico, Civil,

Militar y Agrim

ensor.

Don Antonio Plo y Cam

in

Observaciones sobre la práctica

y el arte de edificar

Manuel Fornes Gurrea

Manual de construcciones de

albañilería

Don P. C. Espinosa

Tratado de construcción civil

Florencio Ger y Lobez

Breve compen

dio de la

Carpintería de lo

Blanco y

Tratado de Alarifes

Diego

López De Arenas

leche

azúcar

arroz

vino

malta

manteca de cerdo

jugo de higo

yema de huevo

leche cuajada

leche

sangre

cera de abejas

cola animal

Tabla 1. Relación de aditivos orgánicos y su manifestación en los tratados de construcción

Como se observa en la tabla anterior (tabla 1), varios de los materiales orgánicos que describen los tratados, son los mismos que se expresan en los estudios y bibliografía de varios inmuebles por lo que posiblemente los contenidos de los tratados tuvieron alguna injerencia en el momento de su edificación o restauración. Sin embargo, aún nos queda la incógnita de cuál era el uso y la función de estos materiales en la elaboración de morteros de cal; los estudios realizados hasta la fecha en morteros antiguos, nos han permitido conocer la posible función que debieron desempeñar estos materiales dentro de los morteros. Con el fin de modificar algunas de las propiedades del mortero, tradicionalmente se han adicionado al mismo diferentes materiales. Estos han ido cambiando a lo largo de los años. En las primeras épocas las adiciones eran de materiales y sustancias que podemos denominar naturales. Entre ellas podemos destacar: arcillas molidas que confieren al mortero propiedades hidráulicas; clara de huevo, sangre, jugo de higo, arroz, etc., que aceleran el fraguado, actúan como plastificantes, etc. Se ha encontrado en algunos morteros romanos la presencia de pelos de animales, que se supone se añadían para aumentar la resistencia a flexotracción de los morteros de cal. Las adiciones actuales, son generalmente sustancias más elaboradas, en su mayoría sintéticas, tales como resinas acrílicas, resinas epóxicas, siliconas, sustancias poliméricas, etc. Además de las anteriores, se utilizan como aditivos, sustancias minerales naturales como pueden ser las escorias o las puzolanas. Las adiciones, tanto actuales, como las utilizadas en la antigüedad, tienen la misión de mejorar aquellas propiedades de los morteros (porosidad, resistencia, adhesión, etc.), sin embargo esto los hace más vulnerables a los ataques de los agentes agresivos externos.

102 Sickels, L. B., Organic Additives in Mortars, In Edinburgh Architecture Research, en E. A. R., Vol 8, 1981, p. 15.


52 J. A. Bedolla

Los antiguos constructores tenían que confiar en la experimentación o información heredada de manera oral por sus antepasados y con ello tenían que entender y aprender de las distintas propiedades que le conferían los aditivos orgánicos y naturales a los morteros, así como los efectos que producían en ellos. En la nueva España era común que los constructores de vez en cuando, tuvieran la oportunidad de acceder a la literatura disponible, en la mayoría de los casos, tratados. Hoy en día, los restauradores son más afortunados ya que cuentan con información sobre estudios y análisis de morteros antiguos, como son los casos de estudios dirigidos a diferentes adhesivos o aglutinantes como yesos, y morteros. En términos más concretos se elaboraron tablas en las que se compila la información recabada hasta el momento sobre el uso de los aditivos naturales en los morteros de cal, con la finalidad de poder seleccionar los materiales más comunes y las características físico‐químicas, químicas y mecánicas, que contempla cada uno de ellos. Lista de materiales orgánicos utilizados como aditivos en las mezclas de los morteros de cal103, según documentos que describen el proceso de construcción de algunas edificaciones en Europa (tabla 2). En las últimas décadas, los estudios que se han hecho sobre morteros históricos han contribuido en la comprensión de las mezclas orgánicas con las que fueron elaborados, en este aspecto México ha contribuido muy poco, recayendo la mayor parte de estos estudios en España, donde autores como Neuburger104 y Hodges105 pioneros en este campo, descubrieron, la goma árabe (tragacanth), la cola animal de Rhodes, la sangre de hipopótamo y el jugo lácteo de higos mezclados con la yema del huevo sirviendo todos estos a los morteros como adhesivos y como las substancias obligatorias en la elaboración de morteros. Por otra parte Bankart106 deduce en sus investigaciones que la utilización de la sangre, la yema de huevo y los jugos de frutas, debieron ser usados como retardantes para el fraguado de los morteros. Con estos resultados y en esas tempranas fechas de preocupación por restaurar con un material que diera las características necesarias para la conservación de los inmuebles históricos, se utilizaron estas mezclas en varios proyectos a inicio del siglo XX. Bankart encuentra el uso de la sangre en los morteros para la catedral Rochester y más tarde todavía, encuentra el usó de la orina en los morteros de la Catedral de Rouen. Donde la intención era usar la sangre y la clara del huevo como adhesivo y la malta y la orina como actores para el mejoramiento de la durabilidad de los morteros. Para 1964 Hodges107 en sus estudios encuentra morteros con muy baja resistencia mecánica por lo que era común que le agregaran fibras o vellos animales mezclados para el aumento de su resistencia como lo fue en el caso de la Iglesia de Juan Bautista, Constantinopla. Debido a la falta de utilización de estos morteros durante un largo periodo de tiempo, se plantean diferentes problemas a la hora de su re‐utilización, problemas que brevemente comentaremos a continuación. El primer problema surge a la hora de calcinar las materias primas, para obtener cal viva o aérea, ya que de la temperatura de calcinación depende su posterior reactividad. La temperatura idónea se obtendría en los hornos en los que se produce la combustión de madera. Una vez obtenida la cal viva, ésta debe someterse al proceso de “apagado”, que consiste en la adición de agua para producir la reacción:

CaO + H2O = Ca(OH)2 + Q Teniendo Q el valor de 65.31 KJ/mol de óxido de calcio.

103 Sickels, L. B., Organic Additives in Mortars, In Edinburgh Architecture Research, en: E. A. R., Vol. 8, 1981, p. 15. 104 Neuburger, A., The Technical Arts and Sciences of the Ancients, London, 1930, p.51 105 Hodges, H., Artifacts, London 1964 106 Bankart, G. P., The Arto f the Plasterer., London 1908. 107 Hodges, H., ibidem


J. A. Bedolla 53

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1837

1850

Albúmina (proteína)

Cola animal

Cebada

Cerveza

Cera de abejas

Sangre

Mantequilla

Suero de manteca

Caseína

Queso

Algodón

Leche cuajada

Estiércol

Huevos

Clara de huevo

Corteza de olmo

Fibras

Jugo de higo

Jugos de fruta

Gluten (proteína cereales)

Goma arábiga

Pelo

Manteca de cerdo

Queratina

Malta

Leche

Melazas

Aceite

Resina

Arroz

Masa de centeno

Azafrán

Goma laca

Sebo

Azúcar

Tanino

Orina

Jugo de vegetales

Vino

Mosto

Tabla 2. Relación de aditivos orgánicos y su aparición en los tratados a través del tiempo


54 J. A. Bedolla

Esta reacción es muy violenta, por lo que debe realizarse con mucha precaución. Por otra parte, la cantidad de agua añadida, debe estar muy bien controlada, pues si es mucha, se diluye la cal y si es poca, no se produce el apagado completo de la misma.

Las características y desarrollo del mortero, dependen no sólo de los componentes del mismo, sino también de las técnicas utilizadas en el procesado, entendiendo por tal, el proceso desde la calcinación pasando por la mezcla, preparación y la puesta en obra del mortero, así como las condiciones en las que se producirá la carbonatación del mismo. Los estudios sobre los morteros antiguos han sido principalmente centrados en la caracterización e identificación de sus componentes (de un punto de vista cuantitativo), por otro lado, durante mucho tiempo se han estudiado los procesos de deterioración y la influencia de tal alteración, profundamente, en los materiales adyacentes. A la fecha las investigaciones que se han realizado (en su mayoría, si no es que en su totalidad) en España han arrojado resultados que nos permiten clasificar los distintos aditivos encontrados en morteros antiguos y la doble función que desempeñaban. Para este aspecto se están tomando como base los resultados de los estudios presentados en el 3er Symposium del ICCROM celebrado en Roma en 1981 con la temática de Morteros, Cementos y Lechadas que usaron en la Conservación de los Edificios Históricos, información con la cual se elabora la siguiente tabla (tabla 3):

Tipo de uso Efecto deseado Material orgánico

acelerador Acelere ajuste y desarrollo de resistencia temprana

Claras de huevo

Agua de cebada

Jugo de higo

Masa de centeno

Manteca de cerdo

Leche cuajada

Sangre

Almidón

Azúcar

Adhesivo Aumento de adhesividad a superficies

Brea

Resinas acrílica

Resina modificado

Gelatina

Cola animal

Harina

Cola vegetal

Caseína

Proteína de sangre

Disminución de porosidad mejora de la durabilidad (resistencia)

malta

cerveza

orina

pieles animales

sales de materiales

proteínicos

Emulsión / estabilizador Emulsión y estabilizante (usado en pequeñas cantidades)

Clara de huevo

Aceites

Grasas

Ceras

Endurecedor (sellado de porosidad) Mejora de dureza

Cola

Mucosa árabe

Talco

Azúcar


J. A. Bedolla 55

Sacarosa

Jugos de fruta

Harina Arroz

Modificadores Alterar la solución existente

Clara de huevo

Fruto de cáñamo

Sangre

Harina

Queratina

Colágeno

Caseína

Gelatina

Bórax

Resinas naturales

No encogimiento ante agentes ambientales (contracción de fraguado)

Prevenir encogimiento Cera de abejas

Plastificante Aumentar la plasticidad, reducir la rigidez; un aumento en la habilidad de trabajo a tensión

Azúcar

Leche

Claras de huevo

Aceite

Cola animal:

Glicerina

Glucosa

Aceite mineral

Resina

Aceite de linaza

La manteca de cerdo

Higos

Retardador Retar tiempo de fraguado

Azúcar

Sangre

Claras de huevo

Gluten

Bórax

Solidez y rigidez Aumento en la rigidez

Azúcar

Cola vegetal

Cola animal

Melaza

Solubilidad / disolvencia Prevención de crecimiento de micro‐organismos Cola vegetal

Cola animal

Impermeabilizante, repelente agentes atmosféricos y protegido contra las inclemencias del tiempo

Reducir la permeabilidad

Cola animal

Tanino

Brea

Emulsión de cera

Emulsión de aceite mineral

Cera de abejas

Reductor de agua Reduce el agua requerida para la concentración particular Azúcar

Tabla 3. Usos según las características de materiales orgánicos aplicados en los morteros de cal

De manera local, el aditivo natural orgánico que por costumbre se incluye en los morteros es el mucílago de nopal, cactus opuntia blanco. El nopal, nombre coloquial de los cactus de hojas planas espinosas, tiene un lugar importante en la cosmogonía mexicana; su cultivo se realiza en tierras de poca calidad y con escasez de agua. El mucílago del nopal, puede obtenerse por métodos diferentes: sin acción de temperatura,


56 J. A. Bedolla

remojándolo en agua a temperatura ambiente; hirviéndolo, asándolo y sumergiéndolo en agua; este material ha sido utilizado en otras investigaciones para la estabilización de arcillas, en recubrimientos. En el siglo XIX, la llegada del cemento Pórtland, revolucionó el mundo de los materiales de construcción, desplazando el uso de la cal por el cemento para la fabricación de morteros y concretos utilizados en todo tipo de construcciones.

En la siguiente tabla se presenta un esquema de la evolución de los diferentes aglutinantes utilizados en la construcción a lo largo de los años (tabla 4), que nos muestra la importancia de los diferentes aglutinantes a lo largo de la historia108.

Prehistoria Antigüedad Edad Media Edad Moderna

Aglutinantes Naturales

Arcilla Bitumen

Aglutinantes Aéreos

Yeso Cal

Aglutinantes Hidráulicos

Cal + puzolana (o Teja molida + ladrillo)

Cal Hidráulica

Cemento Portland

Otros cementos de base portland

Cemento Aluminoso

Aglutinantes Orgánicos

Resinas Otros productos

1200

1250

1900

1950

Tabla 4. Línea del tiempo y el uso de de los aglutinantes

1.5. De los Morteros prehispánicos.

Como antecedente aclaratorio a este subcapítulo, cabe mencionar que a la fecha no se han encontrado registros, mucho menos pruebas o vestigios de que la cultura purépecha en particular la región que actualmente ocupa el Estado de Michoacán del uso de la cal en sus estructuras arquitectónicas, sin embargo, como es el interés de encontrar la técnica y proceso constructivo de los morteros de cal se estudiaron fuentes de diversas culturas que sí contemplaban la cal viva como elemento de construcción, de las cuales la región maya ha sido la más estudiada. Desde la época prehispánica y sólo en algunas regiones, se conoce cómo la cal se produce mediante la calcinación de piedras calizas u otros materiales ricos en carbonato de calcio, como las conchas o los corales, con los que se obtiene el óxido de calcio o cal viva. Este material mezclado posteriormente con

108 El esquema se realizó con base en la información bibliográfica, en donde en términos generales se menciona los materiales de construcción del momento


J. A. Bedolla 57

agua, da como resultado la cal apagada, que a su vez se mezcla con agregados para formar una pasta que se aplicaba o modelaba sobre las superficies arquitectónicas. Sin el conocimiento científico, los prehispánicos observaban que tras el secado, la cal endurecía y reacciona con el dióxido de carbono del aire para formar otra vez carbonato de calcio109. El término asignado a este proceso fue “Estuco” y ha sido el término generalmente empleado en la arqueología mesoamericana para los materiales de cal empleados en la arquitectura. La cal fue empleada como material constructivo en muchas de las culturas mesoamericanas. Sin embargo, a pesar de ser un material fundamental en la arquitectura prehispánica y de jugar un papel primordial en el desarrollo de estas civilizaciones, la investigación en los aspectos técnicos de la arquitectura mesoamericana ha mostrado poco interés en estos materiales. No obstante, la concordancia de la información derivada de las fuentes históricas, las investigaciones etnográficas, así como los ejemplos donde se han documentado zonas de producción de cal en el registro arqueológico, confirman el sofisticado conocimiento que algunas culturas mesoamericanas tuvieron de este material y que continúa siendo una práctica viviente. Los datos históricos y las fuentes etnográficas nos aportan información acerca de la producción de cal desde el siglo XVI, con base en lo cual se pueden realizar deducciones y analogías para el entendimiento del uso de este material en épocas prehispánicas. En el siglo XVI, fray Diego de Landa describió en su Relación de las Cosas de Yucatán110, la abundancia de la piedra caliza y del sac cab (sascab o saskab’) en Yucatán, una tierra blanca que se utilizaba como material de carga para la fabricación de materiales de cal y que se sigue utilizando hasta la fecha de igual manera. Landa también describió el uso de sustancias orgánicas extraídas de cortezas de árboles, las cuales se mezclaban con la cal para mejorar las propiedades de los pisos y aplanados111. Por otro lado, Hernando Ruiz de Alarcón112 describió el quemado de la cal en comunidades nahuas de las tierras altas de México, en donde se conjuraba al viento y al fuego para que naciera la mujer blanca, yztac cihuatl o iztaccihuatl, la personificación de la cal. Estas prácticas coinciden perfectamente con las descripciones de Schreiner113, en contextos mayas actuales, como se explica más adelante. Los primeros estudios etnográficos que documentaron la producción de cal en comunidades mayas contemporáneas fueron llevados a cabo por el Instituto Carnegie de Washington. Morris114 documentó detalladamente la producción de cal efectuada por maestros mayas para los trabajos de restauración en Chichén Itzá. Para esta producción se construyó una pira de troncos de madera formando un cilindro de 5.5 metros de diámetro y dos metros de altura, arriba de la cual se colocaron las piedras calizas para ser calcinadas (gráfico 2).

109 Boynton, R. S. Chemistry and Technology of Lime and Limestone, 1980, 2a. ed., Ed. Wiley, Londres, Chichester. P. 86 110 Tozzer, A. M., Landa’s Relación de las Cosas de Yucatán, Papers of the Peabody Museum of Archaeology and Ethnology, 1966, Harvard University, XVIII. Nueva York: Kraus, p. 176 111 Idem, p. 178 112 Ruiz de Alarcón, H. Treatise on the Heathen Superstitions that Today Live Among the Indians Native to this New Spain, 1629, trad. y ed. J. Richard Andrews y Ross Hassig, University of Oklahoma Press, The Civilization of the American Indian Series, p. 341 113 Schreiner, T. “Aspectos rituales de la producción de cal en Mesoamérica: evidencias y perspectivas de las tierras bajas mayas”, Memorias del Simposio de Investigaciones Arqueológicas en Guatemala, 2002, 2003 Guatemala, Museo Nacional de Arqueología y Etnología. pp. 480-487. 114 Morris, E. H, Charlot, J, y Morris, A. A The Temple of the Warrios at Chichen Itzá, Yucatán. 1931, Carnegie Institute of Washington, Washington, p. 415

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99, Latin


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Se sabe también que la producción de cal en la zona maya se concibe como un nacimiento o transformación, en donde nace la mujer blanca o Sak Chu’pal, el equivalente maya de Iztaccíhuatl. De igual forma, la pira donde se calcina la piedra caliza se concibe como un útero, por lo que la cal y su producción están asociados con la feminidad, la pureza y la fertilidad120, simbología que coincide con los relatos del siglo XVII mencionados anteriormente. Aunque no lo sabemos por cierto, podemos pensar que este simbolismo existía desde la época prehispánica y que se extendía al uso de la cal en la arquitectura, por lo que las renovaciones de estructuras por medio de la aplicación de capas de repello y lechadas de cal pudieron haber conllevado una connotación de renacimiento o renovación relacionada a la simbología de la cal. La cal se usó de manera abundante en las tierras bajas mayas, debido en parte a que la península de Yucatán está constituida por una gran plataforma de calizas formada durante el Cenozoico121. A pesar de la fácil obtención de la piedra caliza, la cal se usó de manera diferencial en los distintos niveles socioeconómicos de los sitios mayas; basta comparar la arquitectura pública monumental de mampostería que contiene grandes cantidades de cal, con los ejemplos de arquitectura doméstica en donde prevaleció la arquitectura de tierra con lechadas de cal en esta region. El uso preferencial de la cal se debe probablemente a la alta inversión laboral que este material demanda, lo que con toda probabilidad causaba que la cal en la arquitectura fuera considerada como un material de prestigio. Sin embargo, la producción y el uso a gran escala de la cal en la arquitectura no debe confundirse con el consumo en el ámbito doméstico, en donde su empleo para el reblandecimiento del maíz o nixtamalización seguramente permeaba todos los estratos de la sociedad, como todavía se puede ver en comunidades indígenas. Este proceso, que consiste en remojar el maíz en agua de cal o algún otro medio alcalino como la ceniza, reblandece el pericarpio del grano y aumenta considerablemente el valor nutricional del maíz al aumentar el contenido en aminoácidos y calcio122. A pesar de la gran cantidad de cal que fue producida en épocas prehispánicas para la construcción de templos y diversas estructuras monumentales en algunas culturas, son pocos los ejemplos en donde se ha estudiado y detectado la producción de cal123. De cierta manera, lo anterior se debe muy probablemente a lo que se asume por varios autores, que la cal durante esta época prehispánica se producía a cielo abierto, sin ninguna estructura permanente de quemado.124 Referente a nuestro tema de interés, existen algunos estudios de caracterización de materiales de cal de la arquitectura maya. Los primeros estudios fueron llevados a cabo por Littman125 durante varios años consecutivos, en particular sobre morteros en recubrimientos y morteros de unión y recientemente por

120 Op cit, Schreiner, T. “Aspectos… pp. 104-117 121 Espinosa, L., M. Ceron y Y. A. Sulub. “Limestone Rocks of the Yucatán Peninsula. Description of the Lithology and Physical Properties Based on the Results of Exploration, Investigation and Laboratory Tests”, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences and Geomechanics, 1996, Abstracts 35, pp. 410-411 122 Katz, S. H., M. L. Hediger y L. A. Valleroy “Traditional Maize Processing Techniques in the New World”, Science 184 1974, pp. 765-773. 123 Abrams, E. M. “The Evolution of Plaster Production and the Growth of the Copan Maya State”, Arqueología Mesoamericana: Homenaje a William T. Sanders, 1996, vol. 2, México: INAH, pp. 193- 208. 124 En una gran mayoría, los autores que han escrito sobre el tema coinciden en la manera de calcinación de la cal a cielo abierto. 125 Littman, E. R,. estudio la caracterizacion material de los morteros de cal de diferentes zonas arqueológicas de la región maya, obteniendo como resultados proporciones, características físicas y químicas de la cal y de los agregados, asi como de su comportamiento ante los factores climaticos. Dentro de las publicaciones a las que hacemos referencia están: “Ancient Mesoamerican Mortars, Plasters and Stuccos. Las Flores, Tampico”, American Antiquity, 1959, pp. 117-119., “Ancient Mesoamerican Mortars, Plasters and Stuccos. Palenque, Chiapas”, American Antiquity, 1959, pp. 264-266., “Ancient Mesoamerican Mortars, Plasters and Stuccos. The Puuc Area”, American Antiquity, 1960, pp. 407-412., “Ancient Mesoamerican Mortars, Plasters and Stuccos. The Use of Bark Extracts”, American Antiquity, 1960, pp. 593-597., “Ancient Mesoamerican Mortars, Plasters and Stuccos. Floor Constructions at Uaxactun”, American Antiquity, 1962, pp. 100-103., “The Classification and Analysis of Ancient Calcareous Materials”, American Antiquity, 1966, pp. 875-878., “Patterns in Maya Floor Construction”, American Antiquity, 1967, pp. 523-533.


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Hansen126, Villegas et al.127, y el estudio más reciente para este tipo de caracterización, Goodall et al.128. De la misma manera, también existen intentos por caracterizar las sustancias orgánicas contenidas en los estucos129, e incluso trabajos experimentales para evaluar las características de los estucos cuando estas sustancias son empleadas como aditivos130.

126 Hansen, R. D. “Ideología y arquitectura: poder y dinámicas culturales de los mayas del periodo Preclásico en las tierras bajas”, 2000, ponencia en la Segunda Mesa Redonda de Palenque, Arquitectura e ideología de los antiguos mayas, publicadas en internet http://www.mesoweb.com/pari/publications/RT01/, consultado en marzo de 2009. 127 Villegas, M., X. Vázquez, D. Ríos, L. Baños y D. Magaloni “Relative Dating of the Stucco Relieves at Palenque, Chiapas, Based on Variation of Material Preparation”, Materials Research Society Symposium Proceedings 352, Memorias, 1995, pp. 469-481. 128 Goodall, R. A., J. Hall, H. G. M. Edwards, R. J. Sharer, R. Viel y P. M. Fredericks “Raman Microprobe Analysis of Stucco Samples from the Buildings of Maya Classic Copan”, Journal of Archaeological Science 34, 2007, pp. 666-673 129 Magaloni, D., T. Falcón, J. Cama, R. W. Siegel, R. Lee, R. Pancella, L. Baños y V. Castaño, “Electron Microscopy Studies of the Chronological Sequences of Teotihuacan Plaster Technique”, Materials Research Society Symposium Proceedings 3, 1992, pp. 997-1005. 130 Benavides Jaidar, Y. “Los extractos vegetales usados como aditivos en morteros de cal con fines de conservación”, 2006, Tesis de licenciatura en Conservación de bienes muebles, INAH-ENCRM.

Capítulo II De la cal apagada y sus característica

Capítulo II De la cal apagada y sus características

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CAPÍTULO II 2. De la cal y sus características

2.1. La cal 2.1.1. La cal en la antigüedad según los tratados

A lo largo de la historia de la construcción, se han generado una serie de obras literarias relacionadas entre sí; referente a la arquitectura, la obra más conocida en este campo y la primera de su género es la de “Los Diez Libros de la Arquitectura”, de Marco Vitrubio Polion, constructor del siglo I de la época romana. Los estudiosos de la construcción y de la tecnología histórica, pueden encontrar en esta obra dos factores indispensables para conocer la fábrica estilística y material de nuestra arquitectura histórica: el conocimiento científico y tecnológico de la arquitectura romana y los aspectos estilísticos y arquitectónicos de la arquitectura de la cual tenemos algo de herencia cultural. Este tratado se consideró vigente durante toda la época del imperio romano, la construcción de esas grandes ciudades son el resultado y la prueba de una organización constructiva, bajo lineamientos y normas puntuales que les permitían edificar cosas inimaginables en ese momento. Después de la caída del imperio romano existe un periodo de tiempo en el que poco se conoce de algún tratado o escrito que sustituyera, reemplazara o continuara con el tratado de Vitrubio, este periodo coincide con el denominado Edad Media, y no es sino a partir de una nueva época denominada del Renacimiento en que se comienza a retomar la importancia y necesidad de contar con normas, lineamientos y especificaciones relacionadas a la edificación, surgiendo así una serie de obras literarias denominadas tratados. Estos nuevos tratados de la construcción, en su mayoría retoman la obra máxima de Vitrubio en todos sus contenidos, principalmente en materiales, procesos y técnicas de construcción, con la única diferencia de que en estas nuevas obras el autor aportaba y en algunos casos mejoraba, las especificaciones por experiencias propias, perfeccionando así con el tiempo muchas de las técnicas de construcción que se utilizaron en Europa a partir del siglo XV. Muchas obras aparecieron durante los siguientes siglos, cada obra nueva iba reemplazando con mejoras por práctica y experiencias a las anteriores, llegando a tener tratados en el siglo XIX con características muy perfeccionadas y científicamente comprobadas además de su teoría y práctica. Es en estas obras a las que recurrimos para conocer de manera puntual lo referente al material de la cal, más particularmente su obtención, proceso y aplicación en la antigüedad, y aunque no son las únicas obras existentes consideramos que son las que mas información nos ofrecen los siguientes tratados: en orden cronológico, 1549 Sagredo, Diego de. Medidas del Romano; 1552 Serlio, Sebastiano. Tercero y Cuarto Libro de Architectura de Sebastián Serlio Boloñes; 1582 Alberti, León Baptista. Los Diez Libros de Architectura., 1585 Arphe y Villafañe, Ioan de. De Varia Conmensuración para la Escultura y Architectura; 1598 Rojas, Cristóbal de. Teórica y Práctica de Fortificación, conforme a las medidas y defensas destos tiempos, repartida en tres partes; 1639 San Nicolás, Fr. Laurencio de. Arte y Uso de Architectura; 1738 Brizguz y Bru, Athanasio Genaro. Escuela de Arquitectura Civil, en que se contienen los órdenes de Arquitectura, la distribución de los planos de templo y casas, y el conocimiento de lo materiales; 1760 Torija, Juan de. Tratado Breve sobre las Ordenanzas de la Villa de Madrid, y Policía de Ell;. 1761 Perrault, Claude. Compendio de los Diez Libros de Arquitectura de Vitrubio; 1763 Rieger, Christiano. Elementos de Toda la Architectura Civil, con las más singulares observaciones de los modernos; 1766 Villanueva, Diego de. Colección de Diferentes Papeles Críticos de Arquitectura, remitidos por un professor de este Arte fuera del Reyno, à otro establecido en una de nuestras provincias; 1767 Plo y Camin, Antonio. El Arquitecto Práctico, Civil, Militar, y Agrimensor; 1787 Vitrubio Polión, Marco. Los Diez Libros de Arquitectura de M. Vitrubio Polión; 1796 Bails, Benito. Elementos de Matemática; 1797 Palladio, Andrea. Los Cuatro Libros de Arquitectura; 1841 Fornés y Gurrea, Manuel. Observaciones sobre la Práctica del Arte de Edificar; 1857 Fornés y Gurrea, Manuel. Observaciones sobre la Practica del Arte de Edificar; 1859 Espinosa, P.C. Manual de Construcciones de


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Albañilería; 1879 Marcos y Bausá, Ricardo. Manual del Albañil; 1898 Ger y Lóbez, Florencio. Tratado de Construcción Civil; 1899 Gaztelu, Luis. Pequeña Enciclopedia Práctica de Construcción; 1927 Barberot, E. Tratado Práctico de Edificación Dentro de esta tratadística de construcción la cal es uno de los materiales que más se mencionan en ya que para la mayoría de los autores “es el material que más conduce para la fábrica de los edificios, porque une, enlaza y traba unos con otros los cuerpos sólidos, que con este fin se emplean”131. La cal es considerada por todos estos autores, más que un elemento de acabado o decorativo, un elemento esencial para la edificación. De la misma manera que en la actualidad abordamos el estudio de este material, de manera histórica se caracteriza en tres etapas: la obtención y características del material calcáreo, su preparación y calcinación y por ultimo su apagado o como se denomina en algunas de estas obras, azogado, matado, macerado. En los tratados, la cal es mencionada como elemento sumamente útil, necesario e indispensable para la construcción, la cual se puede usar sola o mezclándola con diferentes agregados y que en conjunto presentan diferentes características físico mecánicas, como se describirán posteriormente.

2.1.2. Formación de las rocas calizas Desde el punto de vista de su formación geológica, las piedras calizas son rocas sedimentarias que pueden tener un origen químico u orgánico. Las primeras se producen por evaporación del agua o por descomposición del bicarbonato cálcico, sedimentándose en ambos casos el carbonato cálcico. Las de origen orgánico están formadas por conchas de moluscos consolidados por cementos de tipo calcáreo. También tenemos los mármoles, que son rocas formadas fundamentalmente por carbonato cálcico, procedentes del metamorfismo de rocas preexistentes. En los antiguos tratados, es sentir común de todos los Autores hasta el siglo XVIII, Vitr. lib. l. cap. 5. Alberti lib. 2. cap. 1l. Paladio lib. l. cap. 5, entre los más conocidos, que cuanto más pesada y blanca fuere la piedra, tanto mejor será para fabricar la cal que de éstas resultara, como estudiosos de la arquitectura conocemos de manera obligada los autores antes mencionados, sin embargo, los autores de los tratados de construcción más especializados, retoman la idea de Vitrubio de que la piedra más dura será la mejor, en sus escritos recomiendan preferencialmente al mármol con respecto a las demás piedras. Como segunda opción para la selección de la piedra hablan en términos generales de las piedras expuestas sobre la superficie de las montañas a las cuales llaman pedernales, una tercera opción para la obtención de buena piedra para cal es la que según los autores y refiriéndose en diversas épocas, son las piedras que se encuentran en los ríos y que por su dureza resisten el desgaste del agua, a los que llaman guijarros de los torrentes.

2.1.3. Tipos de piedra caliza La piedra caliza cuando es pura, está constituida por carbonato cálcico. En este caso, 56 partes en peso es óxido de calcio y 44 partes es dióxido de carbono. Al calcinarla obtendríamos del orden de un 56 % en peso de cal sobre la piedra calcinada, % difícil de alcanzar debido a las impurezas que puede contener la piedra caliza. Cuando estas impurezas son arcillas, la roca es adecuada para obtener cal hidráulica. En función de la cantidad de arcilla que contenga la roca caliza (tabla 5), recibe los siguientes nombres:

131 Bails, Benito. Elementos de Matemática. Por D. Benito Bails. Tom. IX. Parte I. Que trata de la Arquitectura Civil. Segunda Edición corregida por el autor. Madrid: Imprenta de la viuda de D. Joaquin Ibarra, 1796. (Edición facs. Murcia: CO Aparejadores y Arquitectos de técnicos de Murcia, Artes Gráficas Soler, 1983, p. 183.


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Caliza grasa Arcilla < 15%

Grasa Arcillas entre el 15 y el 30%

Grasa arcillosa Arcilla entre el 30 y el 75%

Tabla 5. Datos de la Norma Mexicana NMX‐K‐592‐1992, cal para el uso de la construcción

Además son habituales las Dolomías, carbonatos dobles de calcio y magnesio, en las que parte del óxido cálcico contenido en una piedra caliza está sustituido por óxido de magnesio. Desde la antigüedad se habla de las muchas diferencias que hay en las piedras de donde se obtiene la cal, Vitrubio en su libro 2 cap. 5 dice: que la piedra buena para la obtención de la cal es de pedernal, cosa que por las características químicas de ese material muchos autores tratadistas lo contradicen, sin embargo si analizamos su escrito pensamos que Vitrubio no se refería en particular a este material, sino que trata de dar a entender que ha de ser que ha de ser de la piedra más dura y sólida, aspecto en que los demás autores tratadistas coinciden con esas condiciones. La obtención de la materia prima para la fabricación de la cal ha sido un aspecto muy importante desde la antigüedad, los tratados europeos mencionan cómo dependiendo de la región la materia prima podía cambiar:

Elegida la mejor arena para el mortero, se ha de poner no menos diligencia en la cal, haciéndola de piedra blanca, o de pedernal132. La de piedra densa y dura será mejor para fabricarla : de piedra más porosa, para los revoques133.

Comúnmente la piedra mejor es una bIanca,y muy pesada, y fuerte, y así sale la cal pará los edificios. La piedra arenisca, ni granigorda, no es buena para cal. La piedra fugosa, tampoco es buena …y se cuece también cal de guixarro en algunas partes de España; demas de lo dicho, y de cal muy fuerte134.

La selección de la piedra para obtener la cal variaba dependiendo de la región de España de la que hablaran, se sabe y se conoce que había regiones donde no existían las condiciones para extraer roca calcárea, sin embargo, obtenían el producto cálcico de restos marinos como conchas coralinas, etc.

Los Heduos hazen cal de conchas de pescados, por falta de cal, y en otras partes maritimas tambien se haze, y aunque la tienen por buena, no es tal como la que avemos dicho, que es piedra solida, y maciza135.

En Francia se haze cal de canto pelado de rios; y en Granada se hace de los guixarros de los rios Geni, y Darro…136.

132 Siempre que Vitruvio nombra el silex ,o Saxasilicea., y yo traduzco pedernal, no se debe entender el pedernal propiamente tal, que los Griegos llaman pyrites, por la misma causa que nosotros piedra de fuego; niono cualquier piedra, de que no es frecuente la sillería, por la dificultad de trabajarla. Una sola vez nombra Vitruvio el verdadero pedernal, y es para uso muy diverso del edificar, que el fuego no puede disolver el pedernal, esto es, calcinarle 133 Vitubio Polión, Marco, Los Diez Libros de Arquitectura de M. Vitruvio Polión, Traducidos del latín, y comentados por Don Joseph Ortíz y Sanz. Madrid: Imprenta Real, 1787. (Edición facs. Barcelona: Serie Arte y Arquitectura, Editorial Alta Fulla, 1987.)p. 51 134 San Nicolas, Fr. Laurencio de. Arte y Uso de Architectura. Compuesto por Fr. Laurencio de S Nicolas, Agustino Descalço, Maestro de obras. S. l., s.f. [1639]. (Edición facs. Valencia: Colección Juan de Herrera dirigida por Luis Cervera Vera, Albatros Ediciones, 1981.) p. 83 135 Idem, p. 83. 136 Idem, p. 84.


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De esta misma manera, encontramos como también especifican la piedra de mala calidad y las desventajas de su uso, Florencio de San Nicolás se refiere en el párrafo anterior a la roca superficial de los bancos calcáreos:

roca que por su superficialidad no llega a consolidarse quedando muy poco comprimida al grado de desgranarse durante su extracción, por otro lado llama granigorda a aquella que en su volumen presenta piedras o guijarros comprimidos con arcillas u otros materiales, los guijarros de roca caliza son buenos, sin embargo las arcillas en las que está inmerso no sirven para la fabricación de la cal, dando un producto de muy mala calidad137

Tal pareciera que entre más tiempo estudiaban los tratados y los aplicaban a la práctica, mejoraban cuantiosamente las técnicas constructivas, al grado de saber de qué materiales se podía obtener buena cal para estructura o aplanados y de cual para enlucidos, sabiendo de antemano que los enlucidos requerían de una excelente calidad de cal para su buen funcionamiento, tal como los señala Benito Bails

La piedra aunque esponjosa y liviana, sirve también para cal, bien que esta cal solo podrá servir para enlucidos.”Hemos tratado diligentemente de las diferencias de la arena, razón es que tratemos de la cal. Primeramente entendamos que se ha de cocer de piedra pedernal, y la que se hiciere de piedra espesa y más dura será mejor para edificar… …la que se hiciere de piedra esponjosa, será mejor para lucir y revocar138.

2.1.4. Naturaleza de las cales

Se llama cal a todo producto, sea cual fuere su composición y aspecto físico, que proceda de la calcinación de piedras calizas o mármoles. Después del proceso de calcinación hay que proceder a la extinción o apagado del producto anhidro, con lo cual se obtiene un material hidratado en forma pulverulenta o pastosa en función de la cantidad de agua añadida. En el entorno de los 880‐900 °C se verifica la descomposición del carbonato cálcico en óxido de calcio o cal viva y anhídrido carbónico, según la siguiente reacción:

Ca CO3 + Q <=>CO2 + CaO

(Q = calor) En el apagado se forma hidróxido cálcico o cal apagada, desprendiéndose gran cantidad de calor, según la siguiente reacción:

CaO + H20 <=> Ca(OH)2 + Q

Posteriormente, al ser colocado en obra, se recarbonata, volviendo a formar carbonato cálcico, según la siguiente reacción:

Ca(OH)2 + CO2 <=> CO3Ca + H2O

137 Idem p. 84. 138 Bails, Benito. Elementos de Matemática. Por D. Benito Bails. Tom. IX. Parte I. Que trata de la Arquitectura Civil. Segunda Edición corregida por el autor. Madrid: Imprenta de la viuda de D. Joaquin Ibarra, 1796. (Edición facs. Murcia: CO Aparejadores y Arquitectos de técnicos de Murcia, Artes Gráficas Soler, 1983, p. 183.


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Lo anterior puede mostrase bien y claramente en el diagrama de Lasell (gráfico 2).

Gráfico 2. Esta imagen muestra la secuencia de los cambios producidos por la calcinación, apagado y fraguado o endurecimiento, y que estos cambios forman un ciclo completo, la cal regresar a su forma de carbonato original. (traducción del autor)

E. W. Lazell.

Si la piedra caliza contiene arcilla, hay que realizar la calcinación alrededor de los 1200 °C para obtener cal hidráulica, que puede fraguar tanto en el aire como en el agua. El carácter hidráulico de éste tipo de cales se debe a la formación de silicatos y aluminatos cálcicos que al hidratarse forman compuestos hidráulicos similares a los formados en la hidratación de los componentes del cemento Pórtland139.

2.1.5. Tipos de cales En función de la piedra caliza utilizada como materia prima, se obtienen dos tipos de cales: las cales aéreas y las cales hidráulicas. Las cales aéreas se obtienen utilizando como materia prima rocas calizas o dolomías puras que no contengan más de un 5% de materiales arcillosos. Cuando la cal aérea contiene como máximo un 5% de óxido magnésico, se denomina cal grasa, debido a la untuosidad de las pastas con ellas obtenidas. Si contienen más de un 5% de óxido magnésico se denomina cal magra, dolomítica, gris o árida por su menos untuosidad. De acuerdo con el porcentaje de óxido de calcio las cales vivas se clasifican en dos variedades. Cales Grasas: son las más blancas, fabricadas con piedras calizas de gran pureza, que en presencia de agua reaccionan con fuerte desprendimiento de calor. Cales Magras: son más amarillentas, más impuras porque poseen sustancias como arcilla, óxido de magnesio, etc., que en presencia de agua reaccionan con poco desprendimiento de calor.

139 F. Arredondo y Vérdu " Yesos y Cales ". Servicio de Publicaciones E.T.S. Ingeniería de Caminos. Madrid 1991. p.62

Carb

onato

de calcio

"Pied

ra Caliza"

Hidróxido de calcio + dióxido de carbono

"Configuracion en el muro"HIDRÓXIDO DE CALCIO

OXIDO APAGADO

CALCINADO

FRAGUADO

HIDRÓXIDO

CARBONATO

Oxido

de calcio "Ca

l"

=Oxido de calcio + agua

"Apagado" CARBO

NATO

DE CALCIO

Carbonato de calcio + Calor

"Calcinado"

OXIDO DE CALCIO

Hidróx

ido de

calcio

"Mort

ero"

=

=


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Las cales hidráulicas se obtienen utilizando como materia prima rocas calizas mezcladas con margas y arcillas ricas en sílice, alúmina y hierro. Actualmente en España no hay producción de cal hidráulica, aunque su uso sí esté extendido en otros países como Francia, Italia, Alemania, etc. En función de la hidraulicidad se han venido clasificando las cales hidráulicas en cales debidamente hidráulicas, propiamente hidráulicas y eminentemente hidráulicas, en función de que el contenido en sustancias que les proporciona las características hidráulicas esté comprendido entre el 10‐15 % para las débilmente hidráulicas, entre el 15‐20 % para las propiamente hidráulicas y más de un 20 % para las eminentemente hidráulicas. En general, se denomina conglomerante hidráulico a aquel que fragúa, adquiere resistencias y es estable sumergido en agua. Las ensayos realizados habitualmente para la comprobación de las características hidráulicas de determinados materiales consisten en la realización de ensayos para determinar su composición química, a partir de lo cual se relacionan normalmente los óxidos de silicio (SiO2), aluminio (Al2O3), hierro (Fe2O3) y calcio (CaO), y con base en esta relación clasificarlos hidráulicamente. Está dentro de la interpretación por módulos o coeficientes de los resultados de los análisis químicos expresados en porcentaje de los distintos óxidos. Así por ejemplo, Vicat140 clasificó la hidraulicidad de los materiales (tabla 6) en base al conocido índice de Vicat mediante la siguiente relación: IH = SiO2 + Al2O3, expresado en porcentaje

141

CaO

Conglomerante Índice de Hidraulicidad

Cal aérea 0.00 – 0.10 %

Cal semihidráulica 0.10 – 0.31 %

Cal hidráulica 0.31 – 0.42 %

Cal muy hidráulica 0.42 – 0.50 %

Tabla 6. Porcentaje de hidraulicidad según el índice de Vicat

Uno de los ensayos de hidraulicidad para determinar la puzolanicidad de los cementos es el de Fratini. Este consiste básicamente en evaluar la puzolanicidad comparando la cantidad de hidróxido cálcico (Ca(OH)2) que contiene el agua en contacto con el cemento, después de un período determinado de tiempo, con la cantidad de hidróxido cálcico (Ca(OH)2) necesario para obtener una disolución acuosa saturada y de la misma alcalinidad que la anterior. Se considera positivo si la cantidad de Ca(OH)2 disuelta en el agua es inferior a la de concentración de saturación utilizando como comparación curvas predefinidas.

140 A principios del siglo XIX, L. Vicat estableció que la piedra caliza que contenga sílice, aluminio y los óxidos del hierro producirían las cales hidráulicas. Él atribuyó la presencia de éstas impurezas a la “arcilla” que existe en la piedra caliza y clasificó las cales según las impurezas que existían en una piedra calcárea. Él basó su Indice de Hidraulicidad en el siguiente fórmula: I = (SiO2total+Al2O3+Fe2O3)/(total del CaO) Vicat consideró que todo el SiO2 es soluble, pero sabemos que el cuarzo es insoluble en parte y por lo tanto, no puede combinar con el CaO. Además él supone que todo el CaC03 en la piedra está convertido en el CaO durante la cocción y también es incorrecto. La fórmula de Vicat es perfectamente aplicable al cemento donde la alta temperatura se asegura de que todos los componentes estén combinados en su totalidad con el CaO pero no se puede adoptar hoy para las cales hidráulicas. Por ejemplo, usando el índice de Vicat, el cemento tiene un índice (i) de 0.42 con una fuerza compresiva de aproximadamente 5.60 Kg/mm2 @ 28 días y un NHL 3.5 tendría un índice de 0.37 con una fuerza compresiva de 5.10 Kg/mm2. 141 G. Baronio, L. Binda and N. Lombardini: The role of brick pebbles and dust in conglomerates based en hydrated lime and crucrushed brichs Constructions and building materials. Vol. II, n° 1, pp 33-40. Elsevier Science Ltd., 1997.


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Dado que no siempre es fácil disponer de los medios necesarios para la realización de estos ensayos, ello nos ha llevado a intentar encontrar de forma sencilla un método para la determinación de la hidraulicidad, sin la necesidad de los referidos ensayos, desarrollando lo que hemos denominado Ensayo Físico de Hidraulicidad y que se expone en el apartado 3 Fundamentos, Materiales y Métodos Actualmente, la norma NMX‐C‐003‐1996‐ONNCCE, hace la siguiente clasificación y definición de las cales: • Cal: Término general que incluye formas físicas y químicas de diferentes variedades en las que puede presentarse el óxido y el hidróxido de calcio y de magnesio. • Cal para construcción: Conglomerante cuyos principales constituyentes, dados por el análisis químico, son los óxidos e hidróxidos de calcio (CaO, Ca(OH)2), con cantidades menores de óxidos de magnesio (MgO, Mg(OH)2), silicio (Si02), aluminio (Al203) y hierro (Fe203). • Cal aérea: Cal que se compone principalmente de óxido o hidróxido de calcio, la cual endurece lentamente al aire por la acción del dióxido de carbono atmosférico. Generalmente no endurece con el agua ya que no tiene propiedades hidráulicas. • Cal viva: Cal aérea que se compone principalmente de óxido de calcio y óxido de magnesio, producida por calcinación de caliza o roca dolomítica. Da reacción exotérmica cuando se pone en contacto con agua. Se presenta en diversos tamaños desde cal en terrón al producto finamente molido. • Cal de alto contenido en calcio: Cal viva que se compone principalmente de óxido de calcio. Se denomina CL. • Cal dolomítica: Cal viva que se compone principalmente de óxido de calcio y óxido de magnesio. Se denomina DL. • Cal apagada: Cal aérea que se compone principalmente de hidróxidos de calcio y posiblemente magnesio que resulta de la hidratación controlada de cal viva. No da reacción exotérmica cuando se pone en contacto con agua. Se produce en forma de polvo seco o como pasta. • Cal cálcica hidratada: Cal apagada cuyo constituyente principal es el hidróxido de calcio. • Cal dolomítica hidratada: Cal apagada que se compone principalmente de hidróxido de calcio, hidróxido de magnesio y óxido de magnesio. • Cal dolomítica semihidratada: Dolomía calcinada hidratada que se compone principalmente de hidróxido de calcio y óxido de magnesio. • Cal dolomítica completamente hidratada: Dolomía calcinada hidratada que se compone principalmente de hidróxido de calcio e hidróxido de magnesio. • Cal de concha: Cal producida por calcinación de conchas seguida de apagado. • Cal hidráulica y cal hidráulica natural: Cal que se compone principalmente de silicatos cálcicos, aluminatos cálcicos, e hidróxido cálcico, producida por calcinación de calizas arcillosas y posterior hidratación y trituración y/o mezclando los materiales adecuados con hidróxido cálcico. Se las denomina HL.


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Esta cal tiene la propiedad de fraguar y endurecer cuando se pone en contacto con agua. El dióxido de carbono atmosférico contribuye al proceso de endurecimiento. Contiene al menos un 3% en masa de cal útil. Se llama "cal hidráulica natural" a la cal hidráulica producida por la calcinación (por debajo de los 1250 °C) de calizas más o menos arcillosas, pulverizadas por la hidratación, con o sin trituración. La cal con adiciones de puzolanas adecuadas, por encima del 20% en masa, se denomina NHL‐P. Pueden añadirse aditivos orgánicos a todos los tipos HL y NHL. Esta misma Norma (tabla 7) realiza la siguiente clasificación de cales para construcción según su contenido en óxido de calcio y óxido de magnesio (CaO + MgO), expresados en % en masa, o, en el caso de las cales hidráulicas, según su resistencia a compresión a la edad de 28 días, expresada en Kg/mm2:

Resistencia kg/mm2

Clasificación

Cal de alto contenido en calcio 90 CL90



Dolomía calcinada 85 DL85

Dolomía calcinada 80 DL80

Cal hidráulica 2 HL2

Cal hidráulica 3,5 HL3,5

Cal hidráulica 5 HL5

Tabla 7. Clasificación de cales para construcciones según el contenido de óxido de calcio y óxido de magnesio

En el caso de las Cales para Construcción, la ASTM establece que las normas deben cubrir las siguientes características: especificación de la composición y clases, estabilidad‐expansión mínima, finura, penetración y contenido de aire, uniformidad y, únicamente para cales hidráulicas, resistencia a compresión. Estas especificaciones y valores según la citada norma ASTM C 51 ‐ 042142, son los siguientes (tabla 8):

Tipo de cal

CaO+MgO óxido de

calcio+óxido de magnesio

MgO óxido de magnesio

CO2 óxido de carbono

SO3

óxido de azufre Cal Útil

1 CL90 >90 <5 <4 <2 ‐

2 CL80 >80 <5 <7 <2 ‐

3 CL70 >70 <5 <12 <2 ‐

4 DL85 >85 >30 <7 <2 ‐

5 DLBO >80 >5 <7 <2 ‐

6 HL2 ‐ ‐ ‐ <3 >8

7 HL3,5 ‐ ‐ ‐ <3 >6

8 HL5 ‐ ‐ ‐ <3 >3

Tabla 8. Especificaciones y valores según la norma ASTM C 51‐042

2.2. Fabricación de la cal

2.2.1. Extracción de roca caliza Durante los siglos XVI ‐ XVIII, la idea de obtener la cal incluso hasta del mármol como lo mencionaba Vitrubio y otros autores por ser esta una roca sumamente solida y pesada, era:

142 Información referente a las normas ASTM ha sido obtenida del trabajo “ASTM comité C51 042, Years of Developing Mortar and Grout Standards for masonry Construction por John Melander en el ASTM STANDARDIZATION NEWS, Dic 06.


J. A. Bedolla 71

La cal es una piedra cocida al Horno, que mezclándose con arena, y agua compone el mortero. Para hacerla buena, es menester el coger piedras muy duras, pesadas, y blancas; y de todas las que pueden servir para hazer cal, ninguna la haze mejor, que el marmol, quando se puede tener con

abundancia, como en los Paises en que es común143. Idea que fue siendo desplazada al establecerse los bancos de cantera exprofeso para la obtención de materia prima, aspecto que nos indica que ya durante los siglos XVII y XVIII la caracterización de los materiales había evolucionado y se estaba entrando a un proceso de industrialización en el cual el constructor se sujetaba a la materia prima que se ofertaba en las canteras, lo que ocasionó que la técnica de selección de una buena piedra se enfocara y perfeccionara en la piedra obtenida de las canteras.

La piedra recientemente sacada de la cantera, es mejor para hazer cal que la que mucho tiempo esta amontonada, y la de las canteras humedas es mejor que la de las canteras secas. Los pedernales que se hallan en los montes, los cantos pelados de Rio, como tambien ciertas piedras esponjosas, y duras, que suelen hallarse en los campos, hacen muy buena cal; y la obra, que de ella se haze, queda muy blanca y luzida; y esta es la causa porque nos servimos ordinariamente de esta cal en los enluzimientos de las paredes. Tambien se hallan en muchas parte ciertas piedras de color pagizo, que haze muy buena cal. Las piedras extraordinariarnente pesadas, y pardas, o que tiran al color de plomo fucio, no se calzinan por mas fuego que les den; antes van saltando chinillas con estrepiro, de fuerte, que se suelen perder Hornos enteros, sin sacar una

onza de cal.144 De la misma forma Rieger Christiano en su tratado, habla de los bancos de material que se aprovechaban de la fisionomía topográfica del terreno para explotarlos como canteras, obteniendo de éstas muy buenos materiales ya que estos se aprovechaban de grietas, cuevas y fisuras del terreno que exponían a la vista capas muy profundas de roca caliza, obteniendo de ellas muy buenos resultados:

La Cal, que se saca de las venas de la tierra, es de tres generos. Primera la de los montes, y Vetas. Segunda, la de los fossos, y cavernas baxo la superficie de la tierra. Tercera, la que a poca profundidad, sc halla en el campo, Y es una Cal de cierta tierra, llamada Marga, que engruessa los campos, como el estiercol. En el primer genero de Cal se ha de distinguir la Cal buena, y la Cal blanca: la buena es para edificar, y la blanca para sajarar, o revocar. Del segundo genero hay también Cal blanca; pero es poca, y la mayor parte sale de color pardo. Una, y otra, si no se mezclan con mucha arena, es muy útil para los Muros, y para unir assi ladrillos, como piedras. El tercer genero es tambien, de color blanco, y pardo, se halla en campos: no es de consistencia especial, ni se aprecia mucho. La que de todos estos generos es de infima calidad, coopera a dar

al metal fluidez en los hornos de hierro145. Ya para fines del siglo XVIII, es notorio por lo escrito en los tratados de esta época, que se entendía y conocía que no era precisamente la dureza o lo pesado de la piedra lo que hacía una buena cal, sino su composición química, a mayor contenido de calcio, mejor calidad de cal, de la misma manera, aunque no era desconocido anteriormente, se comenzó a enfatizar la importancia y delicadeza que tenía una buena cocción de este material, por lo que las técnicas de cocción se comenzaron a perfeccionar, y la rigurosidad

143 Brizguz y Bru, Athanasio Genaro. Escuela de Arquitectura Civil, en que se contienen los ordenes de Arquitectura, la distribución de los planos de templo y casas, y el conocimiento de lo materiales. Valencia: Oficina de Joseph de Orga, 1738. (Edición fasc. Zaragoza: Colección Arquitecturas de los Precursores, COA de Aragón, 1992), p. 203. 144 Brizguz y Bru, Athanasio Genaro. Escuela de Arquitectura Civil, en que se contienen los ordenes de Arquitectura, la distribución de los planos de templo y casas, y el conocimiento de lo materiales. Valencia: Oficina de Joseph de Orga, 1738. (Edición fasc. Zaragoza: Colección Arquitecturas de los Precursores, COA de Aragón, 1992), p. 203. 145 Rieger, Christiano. Elementos de Toda la Architectura Civil, con las más singulares observaciones de los modernos, impressos en latín por el P. Christiano Rieger, los cuales aumentados por el mismo, da traducidos al castellano por el P. Miguel Benavente. Madrid: Impreso por Joachin Ibarra, 1763. (Edición fasc. Zaragoza: Colección Arquitecturas de los Precursores, COA de Aragón, 1985.), p. 244.


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con la que hacía la selección de la piedra disminuyó, tomando toda la antes mencionada como apta para la obtención de la cal, así lo vemos reflejado en las palabras de Andrea Palladio:

La piedra para cal se saca de los montes ó se recoge de los rios. Toda piedra de monte es buena para cal como esté seca, sea fragil, y no contenga otra materia, que consumida por el fuego minore su volumen. Asi será mejor cal la de piedra durísima, compacta y blanca; y que despues de cocida pierda solo la tercera parte del peso que la piedra tenia antes. Hay tambien algunas piedras esponjosas cuya cal es buena para revocos. En los montes de Padua se saca cierta piedra escamosa, ó sea escabrosa, cuya cal es excelente para las obras al descubierto y en el agua, porque se fragua y endurece, y dura mucho tiempo. De la piedra para cal es mejor la sacada de las canteras, que no la muerta recogida de los campos o montes: mejor la de canteras sombrías y húmedas que la de aridas, y finalmente mejor la piedra blanca que la morena. Las piedras recogidas de los ríos y torrentes, o sea guijarros rodados, hacen buena cal que da una labor buena

y limpia, y es excelente para revocos146. En la actualidad aunque lo habitual en cualquier implantación es la colocación de las fábricas lo más cerca posible a la localización de la materia prima, en el caso de la cal no siempre ha sido así. Muchas veces era más determinante la cercanía del combustible que la de la materia prima, dado que ésta se transportaba con un menor número de viajes, y por lo tanto con un menor esfuerzo. En la región es común la extracción de la materia prima a cielo abierto. Para ello se realizaban aberturas en las rocas, denominados barrenos, para lo cual se utilizaba la barrena, que se golpeaba con una maza. Se introducía pólvora en el hueco, se ponía la mecha, se apretaba el explosivo y posteriormente se tapaba con papel y teja machacada o arcilla; cuando el terreno se prestaba, era habitual el arranque de piedras manualmente mediante el uso de picos. Una vez obtenidas las piedras había que transportarlas hasta el lugar donde se encontraba el horno. Para ello se utilizaban carros o simplemente se dejaban rodar por la ladera cuando la extracción estaba situada a alturas superiores a la localización del horno. Actualmente las explotaciones de cal se realizan a cielo abierto, realizando la extracción mediante explosivos o máquinas excavadoras.

2.2.2. Trituración previa Previamente a la fabricación industrializada o artesanal, antes de proceder a la calcinación había que realizar una trituración previa. Dado que la transmisión del calor es función, entre otros, de la superficie de contacto, la piedra caliza que se introducía en el horno debía tener un tamaño adecuado. Si el tamaño es excesivamente grande se necesitará mayor cantidad de energía que supone un gasto elevado de combustible, corriendo además el riesgo de no obtener una calcinación perfecta del núcleo de las piedras y obligando a que la cocción dure excesivo tiempo. Por el contrario, si el tamaño es muy pequeño, la piedra caliza no dejará espacio suficiente para que se pueda producir un tiro adecuado y consiguientemente se puede formar una abundancia de gases en el interior del horno, originándose la reversión de la reacción química, no obteniéndose el producto deseado147. Por todo esto, una vez obtenida la piedra por cualquiera de los procedimientos descritos, había que proceder a reducirla de tamaño, operación denominada en los antiguos tratados como jaqueo, en términos

146 Palladio, Andrea. Los Cuatro Libros de Arquitectura de Andrés Paladio, Vicentino. Traducidos e ilustrados con notas por Don Joseph Francisco Ortiz y Sanz. Madrid: Imprenta Real. Siendo regente D. Pedro Julián Pereyra, 1797. (Edición facs. Barcelona: Serie “Arte y Arquitectura”, Editorial Alta Furia, 1987.), pp. 24 – 25. 147 Gárate Rojas, Ignacio. 2a ed. amp. Artes de la cal. Madrid, editorial Munilla-Lería, 2002, pp. 64-69.


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locales se le llamaba rajueleo. De manera local, hasta hace unas décadas, esto se realizaba manualmente o con la ayuda de caballerías a las cuales se las hacía pasar repetidas veces sobre las piedras extendidas en el suelo. En la fabricación industrializada actual, esta trituración se realiza mediante machacadoras de mandíbulas en donde se reduce la piedra hasta un tamaño comprendido entre 80 y 100 mm. Esto es lo que se denomina machaqueo primario. Posteriormente, el material reducido de tamaño pasa a una instalación de clasificación donde se clasifican en tamaños en función del tipo de horno empleado. En el caso particular, existen muy pocos casos donde se continúa utilizando el método artesanal, los bancos de la roca caliza más cercanos están ubicados en la localidad de Piedras de Lumbre del municipio de Jérecuaro, Guanajuato, donde las localidades aledañas a estos bancos escasamente continúan con la fabricación de cal viva de manera artesanal ya que han sido desplazados por las fábricas que producen este material de manera industrial. En los casos de la región las fábricas utilizan los hornos verticales, el tamaño de alimentación de la piedra caliza debe de estar comprendido entre 80 y 20 mm, sin embargo, existen otros tipos de hornos industriales en donde se utilizan los fragmentos de la caliza entre 30 y 10 mm, y en el caso de hornos horizontales los tamaños son entre 40 y 5 mm148.

2.2.3. Calcinación Como se mencionó al inicio del presente capítulo, el segundo proceso para la obtención de la cal para la construcción era el calcinado, proceso del cual se describe muy poco desde la época de Vitrubio, que por la manera en que lo describe en diversos apartados suponemos que asumía ser una actividad tan cotidiana y común en la época romana que no requería de prestarle espacio en sus obras para explicarlo con detenimiento, esto es porque en lo general cuando habla del tema únicamente habla de la buena cocción en los hornos romanos, como lo describiremos más adelante. Esta ausencia de información para esta etapa de la producción de la cal se continúo en los primeros tratados del siglo XVI y XVII, que sin omitir el proceso, no explicaban más allá de manifestarla como una acción necesaria para la obtención de la cal. Como ya se dijo, es hasta finales del siglo XVIII, donde los autores encuentran que hay una relación muy importante con este proceso con la obtención de una buena cal para la construcción, haciendo merecedor a este proceso de dedicarle unas líneas en sus obras explicando las condiciones, el proceso y el producto obtenido coincidiendo la mayoría en las características que debe contemplar este último. En términos generales, los diversos autores coinciden en lo dicho respecto al calcinado de la piedra caliza, concuerdan en manifestar como después de averiguada o comprobada la buena calidad de la piedra caliza, se pone a cocer, quemar ó calcinar en un horno ó calera; y acerca del tiempo que ha de arder, algunos autores no lo manifiestan sin embargo los que sí hablan de un mínimo de 60 horas; cada obra se remite a las características propias del lugar donde se tiene la experiencia y con las particularidades de la materia prima, la piedra caliza u otra.

y cuece un horno seis días con sus noches, nueve, y llaman al dia una hora, y a la noche otra termino de los que cuecen cal en aquella tierra: y se cuece también cal de guixarro en algunas partes de España; demas de lo dicho, y de cal muy fuerte. Los Heduos hazen cal de conchas de pescados, por falta de cal, y en otras partes maritimas

148 Herrero Núñez, Eduardo, Mezclas de cal y cemento en morteros de Albañilería, Editorial Panorama, México, 1998, pp. 135 – 139.


74 J. A. Bedolla

tambien se haze, y aunque la tienen por buena, no es tal como la que avemos dicho, que es piedra solida, y maciza, y despues de cocida tendra de peso la tercera parte menos, consumido del fuego algunos dizen, que ha de arder veinte y quatro horas; otros sesenta, y todo lo remitiras a la

experiencia de11ugar, como queda dicho149.

Recomendación que no difiere mucho de lo que comentan Rieger Christiano y Palladio en sus tratados:

La cal se cuece por espacio de 60 horas, y para que con la fuerza del calor no cause daño el ayre

vagante. en las concavidades de las piedras, conviene quebrarlas en pequeños fragmentos...150.

Toda piedra sea de monte o rio se cuece mas o menos pronto segun el fuego que se le hace. Lo

regular es cocerse en sesenta horas151. Al parecer la técnica de la cocción de la cal no difería mucho de la técnica romana, la evolución de la construcción de los hornos, de los cuales se hablará más adelante, se había perfeccionado con la finalidad de alcanzar temperaturas muy altas, estos se estima que eran construidos para cubrir dos funciones, la cocción del ladrillo y la calcinación de la piedra caliza:

Para cocer las piedras, y que salga buena la cal, se construyen hornos particulares, y aun la cal de piedras escogidas suele cocerse en los hornos de ladrillo; y tal vez en un horno mismo, de un lado

se cuece ladrillo, y de otro cal: una de las mejores piedras a este fin es la Jabaluna152. Ya para finales del XVIII, la técnica del calcinado se tenía muy bien dominada, se conocían las características con las que debía salir la piedra caliza del horno e incluso el mejor combustible para su cocción: Antonio Plo y Camin, dice que:

es mucho mejor cocer la piedra con carbon de piedra, que no con leña, asegurando que así no

solo se quema con mas brevedad, sino que tambien sale la cal mas jugosa y pegajosa.153 Con lo que coincide Brizguz y Bru:

El carbon de tierra es mucho mejor para cozer la cal, que la 1eña, no solo porque tas caldas se

hazen mas presto, sino tambien porque la cal sale mas grassa, y jugosa154. Para esta época la ciencia y el conocimiento práctico avanzado que se tenía, daban respuestas a muchos de los conceptos que se manejaban desde Vitrubio, más no se entendía la razón o la explicación científica y tecnológica del porqué, siguiéndose estos preceptos únicamente como norma o recomendación, el

149 San Nicolás, Fr. Laurencio de. Arte y Uso de Architectura. Compuesto por Fr. Laurencio de S Nicolás, Agustino Descalço, Maestro de obras. S. l., s.f. [1639]. (Edición facs. Valencia: Colección Juan de Herrera dirigida por Luis Cervera Vera, Albatros Ediciones, 1981.). 150 Rieger, Christiano. Elementos de Toda la Architectura Civil, con las más singulares observaciones de los modernos, impressos en latín por el P. Christiano Rieger, los cuales aumentados por el mismo, da traducidos al castellano por el P. Miguel Benavente. Madrid: Impreso por Joachin Ibarra, 1763. (Edición fasc. Zaragoza: Colección Arquitecturas de los Precursores, COA de Aragón, 1985.), pp. 244-245. 151 Palladio, Andrea. Los Cuatro Libros de Arquitectura de Andrés Paladio, Vicentino. Traducidos e ilustrados con notas por Don Joseph Francisco Ortiz y Sanz. Madrid: Imprenta Real. Siendo Regente D. Pedro Julián Pereyra, 1797. (Edición facs. Barcelona: Serie “Arte y Arquitectura”, Editorial Alta Furia, 1987.), p. 24. 152 Rieger, Christiano. Elementos de Toda la Architectura Civil, con las más singulares observaciones de los modernos, impressos en latín por el P. Christiano Rieger, los cuales aumentados por el mismo, da traducidos al castellano por el P. Miguel Benavente. Madrid: Impreso por Joachin Ibarra, 1763. (Edición fasc. Zaragoza: Colección Arquitecturas de los Precursores, COA de Aragón, 1985.), pp. 244-245. 153 Plo y Camin, Antonio. El Arquitecto Práctico, Civil, Militar, y Agrimensor, dividido en tres libros. Compuesto por Don Antonio Plo y Camin. Madrid: Imprenta de Pantaleón Aznar, 1767. (Edición facs. Valencia: Librerías “París-Valencia”, 1998.), p. 201. 154 Brizguz y Bru, Athanasio Genaro. Escuela de Arquitectura Civil, en que se contienen los ordenes de Arquitectura, la distribución de los planos de templo y casas, y el conocimiento de lo materiales. Valencia: Oficina de Joseph de Orga, 1738. (Edición fasc. Zaragoza: Colección Arquitecturas de los Precursores, COA de Aragón, 1992), p. 203.


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conocimiento a profundidad de los materiales podían ser explicados de manera lógica, y en este caso en particular lo observamos en el proceso de la cocción de la cal

La causa de tomar la cal con el agua y arena tanta union parece ser, porque las piedras estan, como los otros cuerpos, compuestas de los quatro elementos: las que tienen mayor porcion de ayre son tiernas; las que tienen mas de agua son suaves por el húmido; las que mas tierra son duras; y las de mas fuego quebradizas. Si qualesquiera de estas piedras sin cocer se quebrantasen y moliesen, y con arena y agua se hiciese mortero para edificar, ni travaria, ni podría sostener el muro; pero penetradas del fuego en el horno, pierden lo rígido de su solidez primera; y consumidas y exhaladas sus fuerzas, quedan esponjosas abiertas y vacías de poro. Extraidos de ellas el agua y ayre, y quedando el fuego, ahogado éste en otra agua antes que se exhale, toma vigor y fuerza y penetrando el húmido en lo vacío de los poros se enciende en hervores, hasta que salido todo el calor que tenia antes, se enfria. Esta es la causa de que las piedras despues de cocidas pesan menos que antes, aunque queden del mismo volumen; y hecha la prueba, se las halla una tercera parte menos de peso. Ahora pues, teniendo la cal el poro abierto, arrebata á sí la arena que se le mezcla, uniéndose mutuamente; y abrazando despues ambas la piedra al

secarse, hacen todos un cuerpo, de que resulta la solidez de los edificios155. Una vez calcinada la piedra caliza se tenía un método práctico para verificar una buena cocción, al parecer, en todos los casos se remiten a lo establecido por Vitrubio de manera muy concreta: La cal bien cocida es blanca, ligera, y sonora156. Que de manera más explícita lo señala Diego Villanueva en su tratado, así como algunos otros autores:

La piedra despues de cocida pierde quasi la tercera parte de su gravedad. Quando se apaga hace mucho ruido, y despide copioso humo, necessita de mucha agua para apagarse, y se pega fuertemente a las paredes de la cuba en que se apaga. La cal de la tierra que sirve de beneficiar los campos, Marga, al sacarla de la tierra se forma en cuerpos regulares a manera de ladrillos, y

se cuece, y apaga como la otra cal157. Ya en esta época en donde incluso los autores de tratados reconocían a personas sumamente especializadas en el campo de la construcción, a los cuales llamaban expertos, se tenían ya técnicas un poco rudimentarias pero prácticas para saber reconocer una buena cal en sus dos primeros procesos, la selección del material y la calidad de la cocción, que dentro de las variadas recomendaciones de diversos tratados Benito Bails de finales del XVIII dice:

Para averiguar si la cal es buena, así que esté cocida la piedra lo que se discurriere necesario, se mezclará una poca con agua, batiéndola algun tiempo; si despues de batida se quaxare como cola, será señal de ser buena; pero si se mantuviese desatada, será de mala calidad. Tambien es prueba de la bondad de la cal el que sea sonora, ó arroje un sonido claro al darla con un martillo, y el que hierva en el instante que se la moja ó rocía, cuyo hervor corresponde á la calidad de la piedra que se quemó, pues se ha reparado que cuanto mas dura sea, tanto mas repentino es el

hervor de la cal158.

155 Espinosa, P.C. Manual de Construcciones de Albañilería, por Don P.C. Espinosa. Madrid: Imprenta a cargo de Severiano Baz, 1859. (Edición facs. Madrid: Real Academia Española, Consejo General de la Arquitectura Técnica de España, 1991.), p. 436. 156 Vitubio Polión, Marco. Los Diez Libros de Arquitectura de M. Vitruvio Polión. Traducidos del latín, y comentados por Don Joseph Ortíz y Sanz. Madrid: Imprenta Real, 1787. (Edición facs. Barcelona: Serie Arte y Arquitectura, Editorial Alta Fulla, 1987.), p. 185. 157 Villanueva, Diego de. Colección de Diferentes Papeles Críticos de Arquitectura, remitidos por un professor de este Arte fuera del Reyno, à otro establecido en una de nuestras provincias. Da los a la Luz D. Diego de Villanueva. Valencia: Impreso por Benito Monfort, 1766. (Edición facs. Valencia: Publicaciones de la Real Academia de Bellas Artes de San Fernando, Artes Gráficas Soler, 1979.), p. 101. 158 Bails, Benito, Elementos de Matemática. Por D. Benito Bails. Tom. IX. Parte I. Que trata de la Arquitectura Civil. Segunda Edición corregida por el autor, Madrid: Imprenta de la viuda de D. Joaquin Ibarra, 1796. (Edición facs. Murcia: CO Aparejadores y Arquitectos de técnicos de Murcia, Artes Gráficas Soler, 1983, p. 188.

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80 J. A. Bedolla

Por otra parte, atendiendo los objetivos y las hipótesis de nuestro trabajo, podemos dejar descartados los procesos anteriores sin pensar que estos puedan modificar o alterar la obtención de una buena cal para la construcción. Ambos pasos están fuera de nuestras manos, sin embargo, éstos garantizan la obtención de una buena materia prima; pero es aquí donde interviene el tercer y último proceso, que a la fecha, lo hacemos de manera artesanal y se involucra la experiencia y el conocimiento de esta técnica, nos referimos al apagado de la cal, proceso en el cual, creemos que radica el resultado de las características físicas y químicas de un buen material.

2.3. Apagado de la cal 2.3.1. De la manera de apagar la cal en la antigüedad

De este proceso que consiste en hidratar la piedra calcinada encontramos en la tratadística muchas maneras y recomendaciones de hacerlo, en ellos se habla desde como agregarle agua, como mantenerla, como prepararla, sin embargo, haciendo una revisión minuciosa desde el primer tratado de Vitrubio hasta el último analizado de Barberot de principios del siglo XX, no encontramos una definición exacta de cuánto tiempo debe hidratarse o almacenarse antes de ser usada, en términos generales, la mayoría de los autores coinciden en determinar este tiempo cuando la cal cumpla con ciertas condiciones físicas:

Mas para la fraga o estructura ni Vitrubio, ni Plinio, ni el referido compendio, ni Paladio, ni demas escritores antiguos difinen el tiempo que necesita la cal para apagarse, porque no debieron hallarlo definido en otros escritores mas antiguos. Mi sentir es, que la cal puede emplearse en mortero luego que esté prudentemente saciada y satisfecha de agua, y perfectamente docil y pastosa; ni sedienta, ni líquida o desleida. Para esto no se gastan en Roma mas de diez dias, y á veces no pasan de cinco, habiendo alguna urgencia. Es natural que en tal estado sea mas acerrima y vehemente que no después que el tiempo la va domando. Acostúmbrase también poner el lago á cubierto, para que el sol no la chupe el xugo y la debilite. Los antiguos siempre hicieron su mortero con cal apagada de antemano en el lago; y no, como ahora se acostumbra en algunas partes, rociándola con algunas gotas de agua al pie del edificio, y mezclandola despues

con la arena, y echandole agua, formar el mortero163. Lo anterior es dicho por el autor ya que en la revisión de la obra de Vitrubio con respecto a este proceso únicamente nos comenta:

Para hacedos con perfeccion se escogerán las mejores glebas de cal, y se tendrá macerada mucho tiempo antes que se emplee, para que si alguna gleba no estuviere bien penetrada del fuego, con una larga maceración se confeccione, y quede igual á la bien cocida; pues empleando se reciente y no muy macerada, abundará de caliches crudos que irán levantando vexigas en el jaharrado; y

macerados despues con el tiempo en la pared misma, se quiebran y disuelven164. Al parecer la manera de explicar este proceso en los tratados es en dos vertientes: de cómo apagar la cal y de cómo preparar la cal para su uso, siendo este último en el que mayor énfasis se presentan sus recomendaciones, sin embargo, varios autores explican de manera breve el cómo debe de apagarse el material calcinado:

La cal despues de cocida conviene mojarla poco a poco, hasta que del todo este satisfecha de agua, que sera quando de todo este desatada, y puesta a la sombra se guardara en lugar humedo, sin mezcla, sino quando mucho con un poco de arena por encima, y deste modo se

163 Ger y Lóbez, Florencio, Tratado de Construcción Civil por Florencio Ger y Lóbez. Atlas de 68 láminas con 2.079 figuras. Badajoz: Est. Tip. La Minerva Extremeña, 1898. (Edición facs. Badajoz: Diputación General de Badajoz, 2001), p. 341. 164 Vitubio Polión, Marco, Los Diez Libros de Arquitectura de M. Vitruvio Polión. Traducidos del latín, y comentados por Don Joseph Ortíz y Sanz, Madrid: Imprenta Real, 1787. (Edición facs. Barcelona: Serie Arte y Arquitectura, Editorial Alta Fulla, 1987.), p. 185.


J. A. Bedolla 81

conserva largo tiempo, mejorandose de contin. Mas cuando se ha de gastar luego, se hartara de

agua, y bien dispuesta se ira mezclando con arena: esta será unas veces de mina y otras de rio165. Otro método de apagado es el que explica Rieger Christiano:

Para matar la cal se haze en tierra una fosa, o hoyo, y se echa en ella cantidad que se quiere matar; despues se se cubre igualmente por todas partes con una buena capa de arena de casi un pie de altura; y hecho esto se echa sobre la arena agua bastante, para que la cal que esta debaxo, se vaya disolviendo sin quemarse, lo que sucederia si no se le echasse el agua que ha menester. Si se advierte que la arena se hiende, y abre passo al humo, es menester bolver luego a cubrir la abertura; y mediante esta preparacion se convertira en una massa, tan grassa, que empezandola a gastar al cabo de dos o tres años, semejara a la manteca; y sera tan pegajosa, que no se podra sacar facilmente la batidera. y es cuento de viejas y error de Oficiales ignorantes el dezir, que los Antiguos para tener la cal de buen jugo, y duracion, observavan las lunaciones , tanto en cozerla,

como en matarla, y amerarla166. Descripción que tal vez por ser de la misma temporalidad coincide con lo que manifiesta Palladio en su tratado:

Toda piedra sea de monte o rio se cuece mas o menos pronto según el fuego que se le hace. Lo regular es cocerse en sesenta horas. Despues de cocida se la da agua, no toda de una vez, sino en varias y continuadas, para que no se ahogue hasta que esté bien disuelta. Luego se guardará en parage fresco y á la sombra donde no se la mezcle cosa alguna; solo se cubrirá con un poco de arena. Quanto mas confeccionada estará será tanto mas tenaz y mejor, excepto la de piedra escamosa como la de Padua; pues esta acabada de remojar ó macerar debe emplearse: de otro

modo se quema y consume, no hace presa, y es del todo inutil167. Por otra parte Fray Laurencio de San Nicolás en su tratado de 1637, toma en cuanta la estación del año y uso a dársele a la cal, para determinar su tiempo de reposo:

Despues de mesclada y bien batida, importe que repose algunos días, como no pase por ella algún tiempo de verano, dándole soles, por que se come la virtud de la cal, y la dexa sin jugo alguno, si se gastara la cal en tiempo de invierno, este reposada un mes: y si en tiempo de verano quinze días, regándola cada dia: puedese tener la cal en parte humeda como no la de sol largo tiempo, sin que en el pierda; mas después de endurecida es costosa de ablandar, y asi no es bien exeda el tiempo dicho: Amonestarlo yo a quien leyesse este mi escrito, no gaste el recién mezclada, por que no es tan provechosa como estando reposada. Gastese la cal sin mixtura de arena, ni otra cosa, en revocos, y queda el edificio muy hermoso, y luzido. Algunos quieren decir que la cal sin arena se convierte en ceniza, mas como la experiencia nos enseña, engañese; pues vemos que gastado en lo dicho dura largo tiempo fuerte y entera; puede ser que lo cause el poco cuerpo que lleva por que fuera del reboco pocas vezes se gasta cal sin mixtura, sino es ya que en la estuquería

se gastede que ya se usa poco168.

165 San Nicolás, Fr. Laurencio de. Arte y Uso de Architectura. Compuesto por Fr. Laurencio de S Nicolás, Agustino Descalço, Maestro de obras. S. l., s.f. [1639]. (Edición facs. Valencia: Colección Juan de Herrera dirigida por Luis Cervera Vera, Albatros Ediciones, 1981.). 166 Rieger, Christiano. Elementos de Toda la Architectura Civil, con las más singulares observaciones de los modernos, impressos en latín por el P. Christiano Rieger, los cuales aumentados por el mismo, da traducidos al castellano por el P. Miguel Benavente. Madrid: Impreso por Joachin Ibarra, 1763. (Edición fasc. Zaragoza: Colección Arquitecturas de los Precursores, COA de Aragón, 1985.), p. 245. 167 Palladio, Andrea. Los Cuatro Libros de Arquitectura de Andrés Paladio, Vicentino. Traducidos e ilustrados con notas por Don Joseph Francisco Ortiz y Sanz. Madrid: Imprenta Real. Siendo regente D. Pedro Julián Pereyra, 1797. (Edición facs. Barcelona: Serie “Arte y Arquitectura”, Editorial Alta Furia, 1987.), p. 25. 168 San Nicolás, Fr. Laurencio de. Arte y Uso de Architectura. Compuesto por Fr. Laurencio de S Nicolás, Agustino Descalço, Maestro de obras. S. l., s.f. [1639]. (Edición facs. Valencia: Colección Juan de Herrera dirigida por Luis Cervera Vera, Albatros Ediciones, 1981.).


82 J. A. Bedolla

Este mismo autor corrige su recomendación años más adelante, suponemos que es debido a esta evolución en el conocimiento que para estas fechas se basa más en los resultados de la práctica que en las recomendaciones de teóricos, ya que en su segundo tratado de 1667 dice:

Aviendo de batir la cal para lo dicho, se cierne muy bien y en un estaque o tinajon, se va echando, y batiendo, gran cantidad. Después se dexa reposar tres o cuatro meses estando encima cubierto de agua; y pasado este tiempo o mas, la van sacando y gastando y sale tan mantecosa, que da gusto el verla, y cuanto mas reposada, haze el reboco mas luzido y seguro de que adelante

trataremos169. En general la mayoría de los tratados establece el método de apagado muy similares, como se ha mencionado anteriormente, sin embargó, no se descarta que se hayan tenido mas métodos para el apagado, creemos que en este aspecto también dependía del tipo de material con el que se fabricaba la cal, a lo cual Brisguzy Bru ya para mediados del siglo XVIII, menciona el proceso utilizado al sur de Italia, en donde al parecer el tiempo de reposo llegaba a ser hasta de un año:

Ay sin embargo de esto una calidad de cal, que no se deshaze como la otra. Tal es la de Metz,y sus contornos, en donde ha sucedido, que algunos no conociendo la cal, la deshizieron metiendola en fosas, y hoyos, bien cubiertos de arena, y el año siguiente se hallo tan dura, como la piedra; fue preciso romperla , y ponerla en obra, cómo si fuera canto. Para matar esta cal se cubre con toda la arena, que deve entrar en el mortero, y se echa con la mano agua, rociandola muchas vezes ,y se va deshaziendo poco a poco sin que salga humo de ella. Esta cal haze tan buen mortero, que en Metz casi todas las cavas, y sotanos se hacen de el, sin otro material, que gruesso cascajo de

Rio170. El método antes mencionado también lo describe Christiano Rieger de manera muy similar y refiriéndose a una región geográfica cercana a donde la describe Brizguz y Bru:

De este modo debe procederse,. Se echa una capa de cal cocida fresca de dos, o tres pies de alto, y encima otra capa de arena de Rio, o de hoya de la misma altura. Despues se le echa agua y para que las partes salitrosas, o oleosas no se dissipen con el vapor, o, humo, donde haga rayas la

arena, se han de oprimir con prontitud con nueva massa171. Como hemos observado hasta el momento, ningún autor ha establecido un periodo de hidratación con fundamentos, al parecer en este momento únicamente se contaba con lo establecido por Vitrubio quien recomendaba que a mayor cantidad de tiempo apagada mejor sería la cal obtenida, sin embargo, para este periodo de tratadistas en los que se basaban más en crear una recomendación basada en la técnica, se establecieron recomendaciones de cómo identificar de manera física si la cal ya estaba en condiciones de ser utilizada: Vitrubio dice:

Despues de bien macerada la cal, y con las circunstancias prevenidas, tomese una azuela, y al modo que se hace con la madera, se irá azolando en la alberca misma: si en la operacion topare el hierro con algunas pedrezuelas, es señal de no estar bien macerada: si el hierro sale enxuto y

169 San Nicolás, Fr. Laurencio de. Arte y Uso de Architectura. Compuesto por Fr. Laurencio de S Nicolás, Agustino Descalço, Maestro de obras. S. l., s.f. [1639]. (Edición facs. Valencia: Colección Juan de Herrera dirigida por Luis Cervera Vera, Albatros Ediciones, 1981.). 170 Brizguz y Bru, Athanasio Genaro. Escuela de Arquitectura Civil, en que se contienen los ordenes de Arquitectura, la distribución de los planos de templo y casas, y el conocimiento de lo materiales. Valencia: Oficina de Joseph de Orga, 1738. (Edición fasc. Zaragoza: Colección Arquitecturas de los Precursores, COA de Aragón, 1992), pp. 204 -205. 171 Rieger, Christiano. Elementos de Toda la Architectura Civil, con las más singulares observaciones de los modernos, impressos en latín por el P. Christiano Rieger, los cuales aumentados por el mismo, da traducidos al castellano por el P. Miguel Benavente. Madrid: Impreso por Joachin Ibarra, 1763. (Edición fasc. Zaragoza: Colección Arquitecturas de los Precursores, COA de Aragón, 1985.), p. 245.


J. A. Bedolla 83

limpio, indica estar vana y sedienta; pero estando bien macerada y pingüe se pegará á la

herramienta como engrudo, y será indicio de estar en el punto deseado172. Fray Laurencio de San Nicolás comenta:

Para que la cal sea buena es menester que este bien cozida, que sea blanca, y jugosa, que no este oreada , y suene como un vaso de tierra, quando le hieren; que quando se echa el agua salga el

humo espesso; y quando se deshaze o liquida, se pegue a la batidera173. Juan Torija menciona:

Vitrubio dize, que para saber si la cal esta bastantentemente muerta, y deshecha, es menester meter un cuchillo dentro de ella; si el cuchillo encuentra con algunas piedrezuelas, es señal que no esta bastantemente muerta; si se saca limpio, sera señal que no tiene bastante agua; si la cal se

le pega, y se viere mantecosa, sera señal que esta buena, y bien deshecha174. Brizguz y Bru

En todas las observaciones, que se han hecho sobre la cal, se ha conocido, que quanto es mas viva crece mas quando la matan, sufre mas arena, y haze un mortero muy grasso, y jugoso. Si la cal despues de estar muerta se guarda en fosas bien cubiertas de arena, es mejor. La cal en polvo no vale nada, porque se evapora su sal, o muda de naturaleza, de suerte, que no le dexa la virtud, y

fuerza de hazer cuerpo en la mamposteria175. Hasta aquí, se ha hablado del apagado de cal y como hemos visto, en la mayoría de los tratados no profundizan más allá que las maneras de hacerlo; al parecer su preocupación radicaba exclusivamente en explicar la función y el uso que se le daría a la cal apagada, ya fuese sola, o mezclada con algún agregado. Interpretando los contenidos de los tratados entendemos que por muy buena que sea la cal, el beneficio que de ella se espera depende principalmente del modo de prepararla antes de mezclarla con algún agregado para hacer el mortero; la mayoría de los autores refieren con atención y atribuyen al sumo cuidado que ponían los Romanos en su preparación para que hayan durado tantos siglos muchos de sus edificios. Porque su conservación no depende ni del clima de Italia, ni de la calidad de los materiales que se obtienen en aquella región, pues no puede atribuirse a las mismas causas la duración de algunas obras de Romanos que subsisten en España, Francia, Inglaterra, etc. No parece verosímil que los Romanos llevaran al norte de Europa materiales de Italia para fabricar, por la exorbitancia del gasto, la dificultad de acarrear, los que se desvirtúan si no se usan recientes, y el tiempo excesivo que hubiera consumido la edificación de la obra. Tampoco proviene la perpetuidad de las obras romanas de que la mezcla que usaban de cal y arena se hayan puesto más dura en el discurso de tantos siglos; porque consta que al cabo de dos años eran transitables sus caminos militares, cuya superficie ó suelo hacían de cascajo con mortero de cal y arena. De igual manera que el tratado de Vitrubio, los tratados del siglo XVI en adelante trabajan la cal en dos vertientes, por un lado la preparación que necesita la cal antes de usarla, es decir el apagado, el cual consiste en quitarle el fuego que se introdujo en la piedra al tiempo de cocerla, como lo manejan varios autores y cuya preparación debe ejecutarse de dos modos distintos, conforme el uso que le dará a la cal o

172 Vitubio Polión, Marco. Los Diez Libros de Arquitectura de M. Vitruvio Polión. Traducidos del latín, y comentados por Don Joseph Ortíz y Sanz. Madrid: Imprenta Real, 1787. (Edición facs. Barcelona: Serie Arte y Arquitectura, Editorial Alta Fulla, 1987.), p. 185. 173 San Nicolás, Fr. Laurencio de, Arte y Uso de Architectura. Compuesto por Fr. Laurencio de S Nicolás, Agustino Descalço, Maestro de obras. S. l., s.f. [1639]. (Edición facs. Valencia: Colección Juan de Herrera dirigida por Luis Cervera Vera, Albatros Ediciones, 1981.), p. 198. 174 Torija, Juan de. Tratado Breve sobre las Ordenanzas de la Villa de Madrid, y Policía de Ella. Por Juan de Torija, Maestro Arquitecto, y Alarife de ella, y Aparejador de las obras Reales. Madrid: Impreso por Antonio Pérez Soto, 1760. (Edición facs. Valencia: Colección Magerit dirigida por Luis Cervera Vera, Albatros Ediciones, 1979.), p. 67. 175 Brizguz y Bru, Athanasio Genaro. Escuela de Arquitectura Civil, en que se contienen los ordenes de Arquitectura, la distribución de los planos de templo y casas, y el conocimiento de lo materiales. Valencia: Oficina de Joseph de Orga, 1738. (Edición fasc. Zaragoza: Colección Arquitecturas de los Precursores, COA de Aragón, 1992), pp. 204 -205.


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para edificar, o para enlucidos, Vitrubio, S. Agustín (lib. 21. cap. 4. de la Ciudad de Dios), y se infiere de Plinio el naturalista (lib. 36. cap. 23). Según Vitrubio, Lib. 11, cap. 5; Lib. 8, cap. 2176, el modo de apagarla consiste en mojarla no más con agua, lo que llaman azogar la cal; y el otro, que en época renacentista los llamados modernos lo mencionan como por antonomasia apagarla ó matarla177, consiste en ponerla en agua donde esté como en infusión, y se macere y deshaga toda los fragmentos de la roca calcinada. La cal apagada del primer modo se queda hecha polvo, y la que se pone á macerar se convierte en pasta. Lo anterior se entiende que por medio del primer método no se llega a hidratar al 100% ya que únicamente se le agrega agua de tal manera que apenas la llega a humedecer, mientras que en el segundo que es el método que actualmente utilizamos de manera artesanal se sumerge toda la piedra caliza hasta desintegrarse y obtener una pasta de esta, y por lo tanto cada sistema tiene una finalidad según su uso ya sea para enlucidos o para la obra de albañilería. Preparación de la cal para albañilería. Para este proceso, Benito Bails explica el procedimiento de hidratación haciendo referencia a lo que otros autores han escrito y a lo que su práctica edificatoria le ha resultado escribiendo lo siguiente:

La cal que se apaga mojándola no mas es la que hace una mezcla ó mortero excelente para edificar. cuando se quiera, pues, azogar la cal, se procurará sea reciente, y hecha de piedra dura; se la llevará desde la calera muy tapada, á fin de que no la cale ni la humedad del aire ni la lluvia; y llegada que sea al obrador, se le echará sobre un piso bien barrido, en sitio seco y cubierto; se tendrán dispuestos ahí mismo toneles ó tinajas secas, y un cuezo bastante capaz lleno las tres quartas partes de agua de rio ,u otra, con tal que no sea ni cruda, ni mineral. Dos hombres bastarán para toda la maniobra. Mientras el uno estuviere quebrantando con una azuela los terrones de cal, hasta quedarse todos del tamaño de un huevo, el otro cogerá con una pala la cal quebrantada, y llenará una cesta llana clara como las que sirven para cernir el yeso. Zambullirá la cesta en el agua, y la mantendrá zambullida hasta que toda la superficie del agua empiece á hervir; sacará la cesta del cuezo, esperará un instante para que se escurra el agua, y echará la cal mojada en un tonel ó tinaja. Repetirá, sin discontinuar, la misma operacion hasta tanto que toda la cal esté mojada y metida en los toneles, dexando arriba un hueco ó vacío de dos ó tres dedos. La cal metida en los toneles se calentará muchísimo, arrojará en humo la mayor porcion de agua que hubiere servido, abrirá sus poros deshaciéndose en polvos, y perderá por

último su calor178. Esta preparacion de la cal se ha de hacer en un parage donde pueda correr ayre, á fin de que poniéndose los obreros á barlovento; no reciban el vapor que arroja la cal despues de mojada, el qual les haría indefectiblemente muchísimo daño. Así que la cal dexe de humear, se taparán las tinajas con un lienzo gordo, ú otra cosa equivalente. Importa mucho que la cal sea muy reciente, y muy cocida la piedra; porque faltando alguna de estas dos circunstancias, y peor será si la faltaren ambas, tardará mas en calentarse y hacerse polvos, y quedará muy mal dividida.

176 Perrault, Claude. Compendio de los Diez Libros de Arquitectura de Vitruvio. Escrito en francés por Claudio Perrault. Traducido al castellano por Don Joseph Castañeda. Madrid: Imprenta de D. Gabriel Ramírez, 1761. (Edición facs. Murcia: Comisión de cultura del CO de Aparejadores y Arquitectos Técnicos, Galería-Librería Yebra, Consejería de cultura del consejo regional, 1981.), p. 231. 177 Villanueva, Diego de. Colección de Diferentes Papeles Críticos de Arquitectura, remitidos por un professor de este Arte fuera del Reyno, à otro establecido en una de nuestras provincias. Da los a la Luz D. Diego de Villanueva. Valencia: Impreso por Benito Monfort, 1766. (Edición facs. Valencia: Publicaciones de la Real Academia de Bellas Artes de San Fernando, Artes Gráficas Soler, 1979.), p. 32. 178 Bails, Benito, Elementos de Matemática. Por D. Benito Bails. Tom. IX. Parte I. Que trata de la Arquitectura Civil. Segunda Edición corregida por el autor. Madrid: Imprenta de la viuda de D. Joaquin Ibarra, 1796. (Edición facs. Murcia: CO Aparejadores y Arquitectos de técnicos de Murcia, Artes Gráficas Soler, 1983, p. 245 -247.


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Preparación de la cal para enlucidos. Se ha visto que, según los tratados, la preparación de la cal para este uso, consiste en azogar la piedra calcinada, esto es, humedecer sin saturar de agua; queda entendido por las palabras de los autores que para el uso de la cal en enlucidos, la piedra se pulveriza una vez calcinada y recomendando su uso de manera inmediata a la calcinación mojarla y mezclarla con el agregado a utilizar, suministrándole el agua necesaria para poder manipular la mezcla, lo cual hacía que el apagado natural de la cal se diera y colocada, lo que ocasionaba una cal de baja resistencia pero muy durable. De igual manera Benito Bails, retoma lo dicho por los autores y lo aplica en su práctica edificatoria, obteniendo los resultados que establece en su tratado, en el que describe lo siguiente:

El modo de preparar ó apagar la cal, que Vamos á proponer, es el único que conocen los modernos, quienes tambien gastan esta cal para edificar, en señaladísimo perjuicio de las fábricas. Porque el modo de apagar así la cal consiste, según especificarémos muy en breve, en echarle mucha agua hasta desleirla del todo, con lo que se convierte en puches; despues se la mezcla con arena para hacer el mortero, añadiéndola todavía mas agua. La cal, anegada en agua, y vuelta á mojar para hacer la mezcla, forma un mortero, que se va secando con suma lentitud, jamás llega á adquirir suficiente consistencia, porque emborrachándola, digamoslo así, con echarla tanta agua, se le despoja de la aptitud que tenia para pegarse á los cuerpos que no han perdido, como ella al tiempo de cocerla, su natural humedad.

La cal para enlucidos conviene que esté muy deshecha, á fin de poder bruñir el blanqueo, lo que seria impracticable, si, por mal apagada, le quedasen algunas piedrecitas que llaman huesos sin deshacerse, los quales aunque se hallen en los polvos de cal, no hacen daño alguno á la edificacion. Antes de proponer el modo mas acertado de deshacer esta cal, probarémos con el testimonio de Vitrubio que para los enlucidos usaban los romanos la cal apagada al uso moderno.

Esta manera de usar la cal, únicamente azogándola es establecida desde la época de Vitrubio, que aunque deja claro que es para uso exclusivo de los enlucidos, durante la época renacentista es retomada por los constructores malamente para la albañilería, como lo menciona Benito Bails. Es hasta después de tratar Vitrubio en los seis primeros libros de su obra, cuanto se refiere a la arquitectura en general, y a los edificios públicos y privados, ofrece en el prólogo en el lib. VII. Donde hace énfasis en cómo se hacen y pulen los enlucidos:

…y , pues, dice Vitrubio, en el sexto libro explica qué la razon de los edificios particulares, declararé en este, que es el séptimo, los polimentos de qué manera tendrán hermosura y firmeza." En el primer capítulo enseña como se labran los suelos y las azoteas, señala las porciones de cal necesarias, según la calidad de los demás materiales que se hubieren de gastar, y como se han de resguardar las maderas del daño que les puede hacer la cal, cuya cal se echa de

ver que para dichos suelos y azoteas es la misma que propuso para edificar179. En el capítulo segundo del mismo libro, trata Vitrubio de la cal macerada o desleída; y para hacer más patente lo que nos importa probar trasladaremos aquí todo el expresado capítulo.

Capítulo segundo. Del mojar de la cal para blanquear las paredes, y para las obras de encaladura. He tratado de los suelos, trataré ahora de las obras de blanquear. Esto se hará bien, si los terrones de la cal se mojaren primero mucho tiempo antes que sea necesaria, para que si algun terron se coció poco en el horno, mojándose cada dia en el agua, hierva, y se eche igualmente.

179 Perrault, Claude, Compendio de los Diez Libros de Arquitectura de Vitruvio, Escrito en francés por Claudio Perrault. Traducido al castellano por Don Joseph Castañeda, Madrid: Imprenta de D. Gabriel Ramírez, 1761. (Edición facs. Murcia: Comisión de cultura del CO de Aparejadores y Arquitectos Técnicos, Galería-Librería Yebra, Consejería de cultura del consejo regional, 1981.), p. 296.


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Porque quando del todo no está mojada,sino que usan de ella reciente, tienen dentro unas piedrezuelas crudas, hácese pastillas, y aquellas piedrezuelas echan á perder los polimentos de la encaladura. Mas quando se quiere tener cuenta con esto, y aderezarse mas curiosamente, tómase una azuela o aseguron, y de la manera que se duela la madera, así la cal se duele en un lago mojado; y si las piedras dañaren el azuela, ó la hacha, no estará templada la cal. Quando el hierro se sacare seco, puro y limpio, demostrará estar sedienta, mas quando estuviere gruesa y bien mojada, y se pegare á manera de engrudo al rededor de la herramienta, del todo estará templada; entónces, aparejadas las máquinas, se harán las disposiciones de las cámaras, si

no estuviesen adornadas de techumbre180. Lo anterior lo relacionamos a cuando dice Vitrubio que en este capítulo se encamina a dar a conocer una cal que estando deshecha desde mucho tiempo, pide una preparación particular para sacar perfectos los enlucidos, la cual por consiguiente interpretamos que prácticamente tiene que estar tan macerada y deshecha, que no tenga ninguna guijarro o piedra que pueda desfigurar los pulimentos de la encaladura. y como Vitrubio no hace ninguna mención en todo el expresado capítulo de mezcla alguna de arena, ni de polvos de mármol, con los cuales se hacían los enlucidos que se habían de pintar, parece que esta cal, que había de ser pegajosa como liga, formaba un mortero particular, que se aplicaba y pulía para sacar perfectos los enlucidos hechos sólo con cal, los cuales no tenían la finalidad de pintar, para blanquear la paredes, y las obras de encaladura. Ahora diremos como se prepara esta cal, según lo que menciona Vitrubio y otros autores:

Se limpiará desde luego el estanque ó alberca donde se quiera aguar la cal, teniendo á mano suficiente cantidad de agua. Hay quien aconseja que despues de echar en el estanque la cantidad de cal que se contemple necesaria, se la machaque para reducir todas las piedras á pedazos ó terroncitos casi de un mismo tamaño, mediante lo qual se apagarán con igualdad. Hecho esto, se cubrirá la cal con una capa de arena buena de un pie de grueso tan igualmente como se pudiere, echando encima de esta arena toda el agua necesaria para que se moje, cale y empape bien la cal; si la arena se abriere, y diere salida al humo, se taparán sobre la marcha con arena las grietas. Concluido esto, se dexará reposar la cal todo el tiempo que se quiera, y se pondrá suave, jugosa, y admirable. Aunque es muy bueno este método, no basta para purificar la cal quanto sea dable,

quitándola todas las partes heterogeneas, ó las porquerías que acaso tuviere181. Con esta mira se hacen dos hoyas contiguas de cabida desigual, que se comuniquen por medio de un conducto ó caño; en la menor, cuyo suelo ha de ser algo mas elevado que el de la mayor, se machaca la cal viva, y se detienen los cuerpos estraños que con ella van mezclados: la mayor sirve para guardar la porcíon de cal apagada que se necesita. Para que pase á la segunda hoya la que se quiere no mas, no solo se planta en el conducto de comunicación una reja de hierro ó madera que ataje todas las partes groseras, mas tambien se dexa el suelo de la hoya chica algo mas levantado al rededor de la reja, por manera que los cuerpos estraños no pueden menos de atascarse allí. Despues se limpia muy bien la hoya chica, se la llena de cal, á esta se la echa una poca de agua, y á medida que la cal la sorbe, se la echa mas, hasta que esté toda deshecha, Alberti lib. 2. cap. 11; despues se vuelve á echar todavía mas agua, con el fin de acabar de deshacer enterámente la cal, meneándola y batiéndola mucha con una batidera. El echar el agua

180 Perrault, Claude. Compendio de los Diez Libros de Arquitectura de Vitruvio. Escrito en francés por Claudio Perrault. Traducido al castellano por Don Joseph Castañeda. Madrid: Imprenta de D. Gabriel Ramírez, 1761. (Edición facs. Murcia: Comisión de cultura del CO de Aparejadores y Arquitectos Técnicos, Galería-Librería Yebra, Consejería de cultura del consejo regional, 1981.)p. 32 181 San Nicolás, Fr. Laurencio de. Segunda Parte del Arte y Uso de Architectura. Con el quinto y séptimo libros de Euclides traducidos de latín en Romance y las medidas difíciles de bovedas y de las superficies y pies cúbicos de las pechinas. Con las ordenanzas de la Imperial Ciudad de Toledo aprobadas y confirmadas por la Cesarea Mag. del Señor Emperador. Compuesto por Fr. Laurencio de S Nicolás, Agustino Descalço, Maestro de obras de la muy noble y coronada villa de Madrid. 1667. (Edición facs. Valencia: Colección Juan de Herrera dirigida por Luis Cervera Vera, Albatros Ediciones, 1981.), pp. 186-188.


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es maniobra que requiere muchísimo tino; porque no debe echarse mucha de golpe. Así que la cal de la hoya dicha esté batida lo suficiente, se la dexa correr ácia la grande, arriendo la comunicacion que hay entre las dos, batiéndola incesantemente hasta vaciarse la hoya. Hecho esto, se cierra el paso, y se repite la misma maniobra, hasta llenar la hoya grande. Ultimamente, así que la cal de la hoya grande ha adquirido alguna consistencia, se la cubre con una capa de arena Albertí lib. 2. cap. 11; de dos ó tres pies de grueso, y se guarda todo lo que se quiera, para irla gastando á medida que se necesite, sin rezelo alguno de que se eche á perder. Prevenimos que no toda especie de agua es a propósito para aguar la cal; la mejor es la de rio ó de manantial; tambien puede servir la de pozo, pero conviene dexarla primero algun tiempo al ayre, particularmente en verano, con el fin de que vaya perdiendo su frialdad, la qual cerraría los

poros de la cal, y así quedaría mal apagada182. Así, desde épocas muy antiguas la cal viva necesitó ser apagada, o hidratada para servir como material útil en la construcción. La hidratación o el apagado para activar la cal viva (óxido de calcio), es el proceso que consiste en introducir el agua o la humedad al anhídrido carbónico obtenido de la calcinación de la roca caliza. En estudios recientes, McKee perfila los procedimientos básicos que involucraban el apagado de cal viva en América del Norte durante su época de la colonia. Antes de hacer el mortero, la cal viva era apagada (o hidratada) por una cantidad controlada de agua, siguiéndose uno de los tres métodos conocidos por la mano de obra local: El primero, rociando o “ahogándose”; que consistía en rociar el volumen de la cal con agua en una proporción de 1 a 3, es decir una tercera parte del volumen de la cal, era la cantidad de agua que se usaba, rociándosela encima con lo cual se controlaba la emisión del calor (efecto exotérmico), el resultado era la obtención de un polvo seco que aumentaba de su volumen original. Este método era considerado el más práctico, ya que la cal podía usarse de manera inmediata y dejaban el resto del proceso químico de la hidratación y carbonatación de la cal a los morteros ya aplicados, es decir, el apagado completo se realizaba ya colocado el mortero. El segundo, por inmersión. Lo realizaban en cestos, sumergiendo el volumen de cal viva en agua por un tiempo considerado; este método lo señalan como complejo y poco práctico por el tiempo de espera, motivo por el cual esta cal era la seleccionada por los albañiles únicamente para enlucidos y acabados para la construcción. El tercer método, apagado al aire. En este, la cal viva quedaba expuesta y retomaba la humedad del aire. La mayoría de las autoridades estaba de acuerdo que este método no era muy recomendado. En algunas fuentes se habla de cómo en el primer método (por aspersión), los albañiles elevaban la cantidad de agua de 1/3 a ½ del volumen de la cal, produciendo con esto 3 ½ partes del volumen original de la cal en polvo seco.

Otros llamaron exiguo, podrían subir sólo 1/3 su volumen de agua y sólo podrían producir un polvo seco un poco mayor que el volumen original. Los albañiles prefirieron las cales gordas, aunque en la realidad ellos no estaban de acuerdo. Las cales gordas produjeron una cantidad más grande de mortero, de una cantidad dada de cal viva, que los otros183.

2.3.2. Del uso de la cal viva en los morteros

En las últimas décadas del S. XVIII y las primeras del XIX, se documentaron tanto en Europa como en América del Sur, algunas técnicas asociadas con el apagado de la cal, de manera implícita con la elaboración

182 Alberti, León Baptista. Los Diez Libros de Architectura de Leon Baptista Alberto. Traduzidos del Latin en Romance. [por Francisco Loçano] Madrid: Casa de Alfonso Gomez, 1582. (Ed. facs. Colegios Oficiales de Aparejadores y Arquitectos Técnicos, 1975), pp. 178-181. 183 Mckee, Harley, J., Early American Masonry Materials in Walls, Floors and Ceilings: Notes on Prototypes, Sources, Preparation and Manner of Use, New York: Syracuse, 1971, p. 21.


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de los morteros, recomendadas únicamente para la cal con alto contenido cálcico. Estas técnicas eran similares a aquéllas utilizadas para morteros hidráulicos que contuvieran 20% aproximadamente o más, de arcilla dentro de la piedra de carbonato cruda, como lo era el caso del cemento. El proceso era esencialmente el mismo, difiriendo únicamente algunos detalles en su elaboración. Lo anterior como resultado de la aparición de los morteros hidráulicos que fraguaban bajo el agua. En estos estudios se describen ejemplos del trabajo de revocadores (albañiles), desde el momento de preparar la cal y el uso de la arena en su apagado. McKee describe un mortero típico y algunos factores que influyen en su preparación, del cual era común el mortero hecho de cal, arena y agua.

Los detalles de su preparación variaron según las costumbres regionales y las preferencias individuales pero la mayoría de estos detalles era conocida a lo largo de Europa y América. El constructor era consciente de más métodos que él practicados184.

Con la intención de crear un mortero para unir mampostería que no requiriera del reposo del material, como era especificado desde la antigüedad, la mano de obra especializada del momento, introdujo un agregado: arena, empleado usualmente al momento de apagar la cal. Esta práctica se hizo común en esta época, por lo que se logró establecer la proporción adecuada, entre la cantidad de cal, arena y agua, para su uso en mamposterías. Así, McKee logró documentar tres métodos que predominaron en esta nueva manera de usar la cal al norte de América y en Europa:

(1) mezclando en el polvo seco de la cal viva, arena y agua para su apagado; (2) mezclando la pasta producto del apagado semi‐húmeda con arena, mientras se agrega agua es necesaria; (3) mezclando cal viva seca pulverizada, arena y agua, usando el mortero mientras todavía estaba caliente. Esta práctica era principalmente la utilizada al norte de Europa a principios del XIX185.

Este último método es introducido en Norteamérica a principios del S. XIX, estableciendo en sus normas la incorporación de arena y agua en la pasta húmeda de la cal, previamente hidratada. Otro método originado por el anterior, describe la introducción de la arena y el agua al mismo tiempo, es decir, la hidratación o apagado de la cal la realizaban con la arena revuelta en el volumen de la cal viva. Seguramente una variación de la técnica empleada por los albañiles de la época. Sin tener en cuenta el método, las descripciones encontradas sobre el uso de esta cal, radicaron más en observar las características que obtenían los morteros en sus actuaciones futuras dentro de la construcción, que en los procesos óptimos para la obtención de una cal apagada de buena calidad, método que fue adoptado como técnica favorable para la edificación. El método anterior es aceptado a tal grado, que en las descripciones documentales de algunas obras, establecen lo conveniente y práctico que es, el apagado de la cal en conjunto con la mezcla de arena; el uso y conocimiento de este método, llegó a establecer las características del proporcionamiento de los materiales:

Las proporciones de cal y arena pueden ser variadas, dependiendo de los lugares donde se haga; la cantidad de arena, sin embargo, siempre excede a la de cal. La cantidad de arena que más puede incorporarse a la cal, se determinara dependiendo del grado necesario de

184 Mckee, Harley, J., Early American Masonry Materials in Walls, Floors and Ceilings: Notes on Prototypes, Sources, Preparation and Manner of Use, New York: Syracuse, 1971, p. 64. 185 Mckee, Harley, J., Early American Masonry Materials in Walls, Floors and Ceilings: Notes on Prototypes, Sources, Preparation and Manner of Use, New York: Syracuse, 1971, p. 21.


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plasticidad que se desea conservar; para que el mortero se ponga más fuerte y se consolide más rápidamente las proporciones de de cal y agua son de menor cantidad y más subdivididos. De dos a cuatro partes de arena y una de cal son las que se usan normalmente, según la calidad de la cal y la labor dada en él. Entre más pura la cal es el trabajo que desempeñara será mejor, más firme y durable186.

Shaw describe en su trabajo, que la cal gorda, refiriéndose así a la cal de alto contenido de calcio, se podía mezclar con arena en el momento de su apagado y almacenarse, permitiendo envejecer la pasta, siempre y cuando se protegiera de la exposición del aire, ya que esto permitiría la recarbonatación y se solidificaría la masa; esta situación fue conocida por muchos artesanos antiguos, quienes practicaron la costumbre de guardar masilla de cal o mortero de cal, para elementos ornamentales o de recubrimiento en las construcciones. Según Shaw, los albañiles antiguos eran muy cuidadosos en el proceso de mezclar su mortero; como ejemplo, se dice que los griegos, constantemente utilizaban a diez hombres empleados por un largo periodo de tiempo para mantener el apagado de la cal; lo cual daba a su mortero una dureza tal, que Vitrubio la describe en su tratado al mencionar el uso que se le daba a los pedazos de aplanados viejos que se desprendían de los muros, empleándolos como mesas. Nicholson, también expresa una conexión entre la cantidad de trabajo dada durante el apagado de cal y el mezclado con arena, en relación a la calidad del material producido.

En la preparación de cal, así como cualquier otro tipo de mortero, depende tanto de la manipulación, el cuidado y el largo tiempo empleado en el apagado como en el uso de los ingredientes que se han de mezclar en el mortero deseado, según de la región donde se haga, esto garantizara la elaboración de un muy buen mortero187.

Para este entonces no solamente la calidad de la cal importaba, sino también la cantidad de tiempo que permitían envejecer a la mezcla. Los antiguos albañiles atribuían la plasticidad de la cal al tiempo de envejecimiento o madurado como ellos lo llamaban, motivo por el cual el producto resultante era utilizado en aplanado y enlucidos de los edificios, garantizando con esto su reputación en el medio de la construcción188. Afirmaban, que el encogimiento podía prevenirse completamente, cuando la arena, en forma grano fino, la cual no alteraba el volumen de la cal se mezclaba con la cal apagada, y esto una vez utilizada con agregados mas gruesos, los espacios entre los granos eran llenados entonces totalmente o parcialmente por las partículas finas de hidrato de la cal y el agua de cal.

De acuerdo con el tipo de arena utilizada en el apagado de la cal será la plasticidad que la cal otorgue, lo cual está estrechamente vinculada con la cantidad y la presencia de impurezas en la cal, pero también se deberá tener en cuenta el tamaño y la distribución de la arena usada como agregado en los morteros189.

186 Shaw, Edward, Operative Masonry: Or a Theoretical and Practical Treatise of Building; Containing a Scientific Account of Stones, Clays, Bricks, Mortars, Cements, etc.; a Description of their Component Parts with the Manner of Preparing and Using them, Boston: Marsh, Capen, and Lyon, 1832, p. 63. 187 Nicholson, Peter, Encyclopedia of Architecture: A Dictionary of the Science and Practice of Architecture, Building, Carpentry, etc., from the Earliest Ages to the present Time, 2 volúmenes, New York: Johnson, Fry & Co., 1850, pp. 133-134. 188 Cowper, A.D., Lime and Lime Mortars, Building Research: Department of Scientific and Industrial Research, Special Report no. 9, London, 1927, p. 35. 189 Cowper, A.D., Lime and Lime Mortars, Building Research: Department of Scientific and Industrial Research, Special Report no. 9, London, 1927, p. 36.


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De acuerdo con estas descripciones y los estudios realizados en morteros, podría decirse que el método de apagar la cal mezclándola con arena fina y dejándola envejecer por un periodo de tiempo considerable, otorgaría a los morteros beneficios directos sobre la plasticidad, dureza y durabilidad en los elementos fabricados con este material, sin embargo, cabe mencionar que esta técnica de trabajo y de apagado muy poco aparece o se describe en los documentos de la época colonial en nuestra región de estudio, aspecto que no descartaremos para los objetivos planteados en el presente trabajo.

2.3.3. Del apagado o Hidratación de la Cal en la actualidad En la actualidad entendemos este proceso de manera más científica, una vez obtenida la cal viva, CaO, se procede a su apagado mediante la adición de agua. El nuevo producto que se obtiene recibe el nombre de cal apagada, siendo éste un hidróxido de calcio, según la reacción CaO + H2O <=> Ca(OH)2 + Q En este proceso se produce un gran aumento de volumen de la cal acompañado de un importante desprendimiento de calor. Si tenemos en cuenta los pesos atómicos del calcio, 40; el oxígeno, 16 y el hidrógeno, 1, se deduce que, por 56 partes de cal y 18 de agua se obtienen 74 partes de cal apagada en peso. En función del tipo de cal que queramos obtener, esto es, en polvo o en pasta, iremos añadiendo más o menos agua de la estrictamente teórica. La velocidad con la que se vaya hidratando la cal va a depender de una serie de factores como son:

Las condiciones físicas de la cal viva, ya que a menor tamaño y mayor porosidad, se va a producir la hidratación de forma más rápida.

De la composición química de la cal viva: a mayor pureza mayor velocidad de hidratación y a mayor contenido de magnesia más lenta será dicha hidratación.

También influirá la temperatura a la que se ha calcinado la piedra caliza. Es importante también la duración del apagado. Los tratados recomendaban duraciones de hasta de tres años para el apagado de la cal. Parece ser, aunque no se sabe con exactitud el fundamento científico, que la duración influye en la estructura cristalina del hidróxido resultante, dando cales de mayor untuosidad y plasticidad cuanto mayor duración tenga el apagado. Varios son los sistemas para el apagado:

2.3.4. Apagado al aire La cal viva se expone a la acción del aire y por efecto de la humedad de éste, se va apagando lentamente, reduciéndose a polvo por efecto del aumento de volumen. Dada la lentitud del proceso y que esta además continua absorbiendo el C02 del ambiente y produciendo por lo tanto la recarbonatación, su empleo ha quedado reducido al uso de una mera conservación en el caso de almacenaje, disponiendo entonces la cal en grandes montones de tal manera que se forma una capa superficial de carbonato calcico que protege el resto, conservándolo. En el momento de uso de la cal, se procede a eliminar esa capa de protección.

2.3.5. Apagado por aspersión Existen dos formas fundamentales de realizar el apagado de la cal mediante aspersión, como son: 1) Se dispone la cal extendida en el suelo sobre un piso suficientemente limpio y se riega con agua en cantidad del orden del 25 al 40% del peso de la cal. Cuando la cal empieza el desmoronamiento de los terrones, es práctico recubrirla con arena para que su apagado continúe lentamente y alejada del contacto del aire, pudiéndose conservar así durante algún tiempo.


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2) Se dispone la cal viva en capas superpuestas de poco espesor y se humedecen con abundante agua. Se riega la primera capa abundantemente y se reduce a polvo por si misma por efecto de la hidratación, desprendiendo suficiente calor como para evaporar en forma de vapor de agua, la cantidad sobrante, que empezará a hidratar la capa superior de cal viva, la cual se humedecerá en menor cantidad y así sucesivamente hasta formar un montón suficientemente húmedo para conseguir un perfecto apagado de toda la cal y además reducir a polvo el producto debido al aumento de volumen experimental. Si se va a usar rápidamente puede envasarse con o sin cribado previo. Si se va a almacenar, suele cubrirse con una lona o arena húmeda hasta el momento de su utilización.

2.3.6. Apagado por fusión (apagado tradicional desde los tratados) También llamado por inmersión hay varias formas de realizarlo en función del volumen de cal que queramos apagar: 1) La cal en terrones se coloca dentro de cestos de mimbre y se les sumerge en agua el tiempo justo para que dejen de aparecer burbujas de aire. La cal empapada de agua se amontona en pilas y se recubre con una capa de arena de unos 20 cm para conservar el calor que se produce en el apagado, siendo aconsejable que la cal permanezca al menos dos días recubierta con esta capa. Se pasa después por un tamiz y queda lista para su uso. 2) Se realiza un estanque o excavación en el terreno, se vierte la cal viva y se le añade agua. Este sistema también se utiliza cuando se apaga la cal en obra antes de su utilización, siendo conveniente dejarla reposar un mínimo de ocho días. Si se produce una adición insuficiente de agua o un batido inadecuado, provocando una elevación grande de temperatura, se origina el fenómeno de sobre cocción. La inundación es debida a una excesiva cantidad de agua que retarda la hidratación por mantener la temperatura demasiado baja; 3) El apagado recomendado por la mano de obra especializada en campo, consiste en verter la cal viva en una artesa o pileta elaborada en obra, la pileta elaborada con material de construcción ya sea tabique, tabicón, o piedra deberá aplanarse y requemarse para garantizar la impermeabilidad, esta pileta estará dotada con una lleve de paso que comunique a una segunda pileta con las mismas características pero a un nivel más bajo. Se le añade agua del orden de dos a tres veces el volumen de la cal y se espera hasta que no salga ninguna burbuja de aire y se batirá hasta disgregar todos los grumos y terrones de la cal. Este proceso suele alargarse durante todo el día. Posteriormente se abre la llave de paso de vaciado y poniendo previamente un tamiz o malla, pasa la cal apagada a la segunda fosa ubicada a un desnivel más bajo, dejando un espejo de agua de 5 cm sobre el volumen de la cal. Así mantenida, protegida del CO2 de la atmósfera190 se mantiene durante un periodo tiempo que como ya mencionamos anteriormente la mayoría de los tratados no especifica pero que en término práctico se recomienda de dos meses como mínimo. Aunque existe la teoría tan clásica del largo periodo tiempo para el apagado de la cal en pasta, para uso de aplanados, esta proviene desde la época romana, como mencionamos anteriormente Vitrubio recomendaba ese apagado durante un mínimo de seis meses191. No se sabe con exactitud a que se debe esa diferencia que tanto resaltan los especialistas de restauración referente a la larga duración del apagado. En principio se cree que puede ser debida a un cambio en la estructura cristalina de la cal, sin embargo este aspecto lo trataremos en los siguientes capítulos.

190 I. Martínez Rossy y otros, Caleros y canteros, Editorial Diputación de Salamanca, Salamanca España, 1986, p.42-44. 191 Vitubio Polión, Marco, Los Diez Libros de Arquitectura de M. Vitruvio Polión, Traducidos del latín, y comentados por Don Joseph Ortíz y Sanz, Madrid, Imprenta Real, 1787. (Edición facs. Barcelona: Serie Arte y Arquitectura, Editorial Alta Fulla, 1987.) p. 322.


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Los métodos anteriores son los considerados como artesanales, se describen detalladamente en los tratados y a la fecha son utilizados en el campo de la Restauración, sin embargo, la tecnología actual también cuenta con varios métodos de apagado, los más comunes son:

2.3.7. Apagado en hidratadores mecánicos Es el procedimiento actual en fábricas de producción de cal apagada. Se hace pasar la cal viva, previamente molida, por una cámara en donde están dispuestos los difusores de agua, lo que permite controlar perfectamente la cantidad de agua que se utiliza en el apagado.

2.3.8. Apagado en autoclave El autoclave es un aparato consistente en un recipiente metálico de gruesas paredes y una tapa con gran espesor, sujeta por tuercas suficientes, para soportar la enorme presión que se va a producir en su interior. Una vez cerrado el autoclave, con la cal viva dentro, se inyecta vapor de agua a presión en su interior, produciendo una hidratación rápida y perfectamente controlada, obteniéndose una cal apagada de gran calidad. Este sistema utilizado fundamentalmente en las fábricas de cal es aconsejable sobre todo para el apagado de las cales dolomíticas, cales con más de un 5% de magnesia, obteniéndose un apagado total y en tiempo reducido, presentando la cal así apagada una mayor plasticidad, lo que facilita su extendido con la llana para el uso en enlucidos y aplanados.

2.4. Características físico – químicas de la cal en los morteros

2.4.1. Propiedades de los morteros La fase aérea de los conglomerantes es aquella que endurece en presencia de aire más o menos seco. En el caso de las cales aéreas, como hemos visto, son aquellas compuestas fundamentalmente por hidróxido cálcico que con un cierto contenido de humedad y en contacto con el aire, se combinan con el CO2 de éste, para formar carbonato cálcico en el proceso de fraguado. Aparte del problema de la velocidad y la capacidad de carbonatación de la cal aérea en el interior de un mortero del que hablaremos más adelante, tenemos que destacar primero, las condiciones ambientales necesarias, para que esta carbonatación se produzca. Por otro lado, cuando se habla de cales históricas, sólo se suele distinguir entre cales aéreas y cales hidráulicas, como mucho. Esta división es extremadamente simplista, ya que en uno y otro caso son múltiples las variedades posibles, debidas a pequeñas proporciones de compuestos activos modificadores del mortero resultante. En el caso de las cales hidráulicas, como veremos a continuación, la diversidad resulta más comprensible a causa de la variedad de fases presentes en estos conglomerantes, pero cuando se consideran las cales aéreas, el problema es que se tiende a simplificar su composición a un único componente: el hidróxido cálcico, despreciando otros como el hidróxido magnésico, y silicatos y aluminatos cálcicos en tan pequeñas proporciones, que a menudo pasan inadvertidos. Sin embargo, lo que no se puede obviar son las pequeñas (o no tanto) diferencias de comportamiento entre las cales aéreas, lo que ha llevado a menudo, a considerar su singularidad como efecto de una esencia cuasi orgánica. Históricamente los morteros de fábrica y de revestimiento exterior han sido casi exclusivamente de cal aérea, ya que se considera que hasta finales del siglo XVIII, en que James Smeaton descubre la cal hidráulica, esta era el único tipo de cal usado. Realmente, las rocas calizas se cocían a temperaturas alrededor de los 900 ºC, a las cuales escasamente se forman las fases hidráulicas de los conglomerantes, aunque las materias


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primas de la cocción contuvieran impurezas arcillosas. Además, los posibles escasos productos hidráulicos de las cales obtenidas se perderían al hidratarse en el enfosado de la cal en pasta. Esto explica que debido a las diferencias en los componentes químicos de las rocas utilizadas (calizas, mármoles, dolomías, etc.), las diferentes temperaturas de cocción (y de distribución de temperaturas dentro del horno) y los distintos tipos de apagado, se obtuvieran cales de diversas propiedades. Autores como Induni192, Mc. Caig193, Mehlmann194, Jessen195 y M. Wingate 196, consideran esta etapa fundamental en el comportamiento posterior de los morteros, sin embargo, en nuestra región son muy pocos los estudios realizados con el fin de conocer la técnica mas adecuada para su realización. Desgraciadamente existe poca bibliografía procedente de los romanos, que permita conocer el tipo de hornos y las técnicas de apagado de la cal utilizadas por ellos, y que permitieron la obtención de los morteros que han llegado, en muchos casos, en excelentes condiciones hasta nuestros días. La falta de información se cree que es una más de las muchas pérdidas producidas con la caída del Imperio Romano.

Las técnicas actuales de obtención de la cal, se basan en la mayoría de los casos en las utilizadas por los romanos, aunque se utilizan materiales y equipamientos modernos. Considerar todas las cales aéreas históricas como iguales, es por ello, un gran error. Para complicar aún más el resultado, las adiciones puzolánicas se han venido usando desde las civilizaciones más antiguas, aunque sólo hay verdadera constancia de que se buscara un alto efecto hidráulico durante las civilizaciones griega y, sobre todo romana. En otros muchos casos cabe suponer que la utilización de ciertos agregados naturales con alguna reactividad, diese como resultado un efecto similar pero involuntario, situación que se pudo seguir dando a partir de la caída de la cultura romana, más por repetición de recetas aprendidas que por conocimiento real de sus propiedades. Análisis actuales de morteros históricos dan determinados valores de fases hidráulicas, y esto indica la dificultad, cuando no la imposibilidad, de reproducir los morteros originales en las intervenciones actuales de restauración. En el renacimiento, hay cales históricas citadas en tratados de la época como el de Palladio, que se piensa hoy en día que con toda probabilidad eran hidráulicas, como la ‘calce negra’ utilizada en Venecia197 Más adelante añade que el gran mérito de la cal en pasta madura198 es que siempre es altamente compatible con las piedras y ladrillos erosionados y debilitados, es capaz de adaptarse a los movimientos menores de la edificación y tiene una consistencia ideal para rejuntado, reparación y revestimiento. Dice que en otras palabras, es habitualmente el material perfecto para el restaurador, aunque matiza que al recurrir a los tratados tradicionales, debe hacerse con su contexto claro en mente, ya que la conservación de fábricas históricas no era el objeto de esos tratados, y también advierte que se debe recordar que las cales aéreas no son adecuadas para en situaciones expuestas como chimeneas, albardillas, coronaciones de muros, esquinas, o pavimentos y que no deben usarse nunca durante los meses con heladas y en ambientes nórdicos o marinos.

192 B. Induni; L. Induni, Ibidem 193 I. Mc. Caig, The Smeatonproject, Development and Manufacturing of Lime for Preservation of Monuments, EUROLIME, Karlsruhe, 1991. 194It Mehlmann,. Das Institute fúr Kalk-und Mórtelforschung e.V. in KW, Development and Manufacturing of Lime for Preservation of Monuments, EUROLIME, Karlsruhe, 1991. 195 C. V. Jessen, Lime Mortars, Development and Manufacturing of Lime for Preservation of Monuments, EUROLIME, Karlsruhe, 1991. 196 M. Wingate, An Introduction to Building Limes, Development and Manufacturing of Lime for Preservation of Monuments, EUROLIME, Karlsruhe, 1991. 197 Biscontin, G.; Bakolas, Caratteristiche microstrutturali delle malte storiche a Venezia, 1994, p. 405 Disponible en Web: http://www.buildingconservation.com/articles/lime-gauging/limecaratteristche.html, Consulta: 19-06-2008. Cathedral Communications limited. Tisbury. U.K. 198 Denomina cal en pasta madura a la que ha sido sumergida en agua durante más de un mes, almacenada y mezclada con el árido en esas condiciones.


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Otras clasificaciones se han realizado en función de las características de la roca original usada como materia prima. John Ashurst199 menciona sin aclararlas, las limitaciones de la cal de creta frente a las cualidades de las cales de “piedra”, muy señaladas en las fuentes tradicionales. La cal aérea apagada se trata de hidróxido cálcico formado por hidratación del óxido por fusión en fosas o artesas. El resultado, aparte de producir una pasta ya húmeda, para algunos genera transformaciones morfológicas de los cristales de CH. Así, el apagado por fusión de la cal sumergida bajo el agua durante varios meses, hace que los cristales “se vuelvan más pequeños y más planos, aumentando su trabajabilidad”200, o que tenga un estado adhesivo parecido a un gel201, aunque no refieren investigaciones científicas sobre la cuestión. Los problemas y deficiencias de los morteros aéreos nunca han estado exentos desde las épocas antiguas, se han encontraron en los morteros de cal aérea de la isla de Creta “altas concentraciones de iones de calcio, cloruros y sulfatos [...] que indica su alta susceptibilidad al deterioro. Este dato, si se relaciona con los bajos valores tanto de resistencia a tracción, como de los niveles de hidraulicidad, indica que los morteros puros de cal muestran un estado de conservación malo y tienen un alto riesgo de desintegración”202 Además, aparte de las condiciones ambientales precisas, comentadas anteriormente, para que la carbonatación de la cal se produzca, nos encontramos con el problema de la velocidad de carbonatación del mortero. Normalmente se estudia el comportamiento de los morteros de cal en el laboratorio, sobre probetas de reducido tamaño en condiciones ambientales ideales, o se piensa en revestimientos de mortero, donde la relación espesor/superficie es muy pequeña. Pero la penetración del CO2 ambiental en el mortero no está exenta de dificultades, depende por un lado de la estructura porosa del material y de la propia cinética de la difusión de poro por otro. Por ello, es corriente encontrar aparentes contradicciones entre unos investigadores y otros cuando analizan las condiciones de carbonatación de la cal. Existen casos estudiados en que se atribuye la rapidez de carbonatación (del orden del 500% de lo habitual) como lo es el caso del mortero de unas catacumbas romanas, a las condiciones de temperatura constante de 15‐17 ºC, humedad relativa del 100 % y una alta concentración de CO2 (1700‐3500 ppm)203. Mientras que para Van Balen204, a temperaturas ambientales de 20 ºC, la velocidad de reacción de la cal no depende de la concentración de CO2 en el aire. Para medir esta reacción, se han aplicado métodos provenientes del estudio de la datación de los morteros históricos mediante métodos radiométricos. Si bien estos estudios escapan al campo de este trabajo, han servido para medir las variaciones de absorción del óxido de carbono (CO2) atmosférico en morteros de cal antiguos, ya que los isótopos del carbono presentes en la calcita del mortero han de provenir todos del CO2 presente en el aire205. Esto permite saber, por su concentración, en qué momento se aplicó el mortero, y este empezó a carbonatar, a efectos de su datación y, en este caso, la velocidad considerablemente lenta,

199 Ashurst, John, The technology and use of hydraulic lime, [en línea]. En The Building Conservation Directory, 1997, Disponible en Web: http://www.buildingcon servation.com/articles/lime/hylime.html, Consulta, 19-06-2008. Cathedral Communications limited. Tisbury, U.K. 200 Ellis, Peter, The analysis of mortars: the past 20 years, 2002, en línea, En The Building Conservation Directory. Disponible en Web: http://www.buildingconservation.com/articles/mortar/mortar.html, Consulta: 18-05-2008]. Cathedral Communications limited. Tisbury. U.K. 201 Wye, Mike, Hydraulicity in lime mortars, 1999, en línea, Context, nº 63, IHBC. Disponible en Web: http://www.ihbc.org.uk/context_archive/63/limemortars/hy-draulicity.html, Consulta: 25-04-2008]. Institute of Historic Building Conservation. Kent,

U.K. 202 Maravelaki-Kalaitzaki, P.; Bakolas, A. and Moropoulou, A., Physico-chemical study of Cretan ancient mortars. Cement and Concrete Research, vol. 33. Elsevier Science (Pergamon). Tarrytown (N.Y.) USA, 2003, p.660. 203 Sánchez-Moral, S.; Luque, L., Lime-pozzolana mortars in Roman catacombs: composition, structures and restoration. Cement and Concrete Research, vol. 35 (8). Elsevier Science (Pergamon). Tarrytown (N.Y.) USA, 2005, pp. 1555-1565. 204 Van Balen, K., Carbonation reaction of lime, kinetics at ambient temperature. Cement and Concrete Research, vol. 35 (4). Elsevier Science (Pergamon). Tarrytown (N.Y.) USA, 2005, pp. 647-657. 205 La limitación de uso de este método es que toda la calcita debe provenir de la recarbonatación del mortero, por lo que no debe existir fracmentos sin cocer en el conglomerante, ni haberse utilizado agregados marinos o calcáreos.


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de la reacción de carbonatación en función de la distancia a la superficie. Los resultados muestran como “el grado de CO2 isotópico aumenta con la distancia desde la superficie al interior del mortero’ y la significativa contribución de la difusión en los poros a la velocidad de reacción del CO2 en la estructura del mortero”206 Por estas carencias de las cales aéreas no es de extrañar que desde antiguo se hayan buscado materiales no tan delicados, capaces de endurecer en condiciones más adversas y con mayor garantía de durabilidad y resistencia mecánica Como inicio y con la finalidad de poder entender mejor el material de la cal, tenemos que conocer todas sus fases, desde el origen hasta la aplicación de aditivos en relación a su comportamiento, procesos, transformaciones y aplicaciones. La cal es un derivado de la piedra caliza, se encuentra en la naturaleza de tres formas: piedra caliza (CaCO, carbonato de calcio), cal viva (CaO, óxido de calcio) y cal hidratada (Ca(OH)2 o hidróxido de calcio. La caliza es una roca de origen sedimentario que se forma a partir de sedimentos llevados de manera eólica, pluvial y fluvial. Está compuesta básicamente por carbonato de calcio (>50%) y por carbonato de magnesio (<30%) y el resto, por impurezas como el sílice, alúmina, óxido de hierro entre otros207. En presencia del ácido clorhídrico efervece. La forma más pura de la calcita208 (caliza) y magnesia en estado natural muestra color blanco, sin embargo la más común dentro de nuestra región es grisácea, café pálido o negruzca209, su gravedad específica es de 2.72 a 2.94, con una dureza de 3.0 a 3.5210 en la escala de Mohs211. Por su origen la caliza puede ser considerada como:

Orgánica. Formada por la precipitación y acumulación de las partes duras de los organismos (invertebrados marinos, arrecifes, de coral, bancos conchíferos, etc.).

Inorgánica. Formada por la evaporación del agua en sitios donde hubo acumulación de calcio.

Química. La caliza también se forma cuando el agua que hace contacto con las rocas contiene ácido carbónico en disolución. La disolución de las calizas provoca la formación de conductos a través de su masa que se van ensanchando paulatinamente, no sólo por solución sino por abrasión, llegándoles a formar enormes cavernas212.

En nuestra región geográfica, es de esta última caliza de la que disponemos. Las calizas químicas por su contenido son:

Caliza rica en calcio. Si su contenido es <5% de MgCO3213

Caliza magnesiana. Si su contenido es >5% de MgCO3

Caliza dolomítica. Si su contenido es <30% pero >45% de MgCO3

206 Zouridakis, N. M.; Economou, I.G., Investigation of the physicochemical characteristics of ancient mortars by static and dynamic studies. Cement and Concrete Research, Vol. 30, Elsevier Science (Pergamon). Tarrytown (N.Y.) USA, 2000, pp. 1151-1155. 207 Leet L. Don, Sheldon Judson, Fundamentos de Geología Física, Editorial Limusa S.A de C.V, México D.F, 2000, p.110 208 La calcita es una forma cristalina, junto con la aragonita, del carbonato cálcico o caliza. Es mucho más estable y menos soluble al agua que la aragonita. 209 Agnenault J., Diccionario Enciclopédico de química, Editorial CECSA, 1ª reimpresión, México 1999, p. 71. 210 Deer W. A., R. A. Howie, J. Zussman, An Introduction to the Rock-Forming Minerals, Logman Cientific & Technical, United States, 1992, p. 143. 211 La escala de Mohs es una relación de diez materiales ordenados en función de su dureza, de menor a mayor. Se utiliza como referencia de la dureza de una sustancia. Fue propuesta por el geólogo Friedrich Mohs y se basa en el principio que una sustancia dura puede rayar a una sustancia más blanda, pero no es posible lo contrario. Mohs eligió diez minerales a los que atribuyó un determinado grado de dureza en su escala empezando con el talco, que recibió el número 1, y terminando con el diamante, al que asignó el número 10. 212 Leet L. Don, Sheldon Judson, op. cit., p. 112. 213 MgCO3, El Carbonato de magnesio, es un sólido blanco que existe en la naturaleza como mineral. Existen también varias formas hidratadas y básicas del carbonato de magnesio como minerales. Adicionalmente, el MgCO3 tiene varias aplicaciones y usos. Las formas más comunes de carbonato de magnesio son la sal anhidra llamada magnesita (MgCO3) y el di, tri y penta hidratos conocidos como barringtonita (MgCO3·2H2O).


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Caliza fosfórica214. Si la roca caliza tiene fosfato de calcio. Esta última, es comúnmente utilizada en la industria como fertilizante, no es común dentro de nuestra región de estudio sin embargo se encuentra en la sierra de Zacatecas.

De manera local la caliza comúnmente encontrada es la de tipo magnesiana, la cual es utilizada para varios fines desde agrícolas, industriales y el uso de nuestro interés, para la construcción. Para este fin es necesario someter a la roca caliza que contenga CaCO3 + MgCO3 >95% a un proceso de transformación de este material por medio de la calcinación de este material a una temperatura entre los 880 y 900ºC lo que provoca una disociación en óxido de calcio (CaO) y bióxido de carbono (CO2) obteniendo del carbonato de calcio (CaCO,) el óxido de calcio (CaO), también denominada Cal Viva o cal cáustica,215 una vez calcinada la cal presenta un peso específico 2.30 gr/cm3 y un peso volumétrico de 500 a 700 k/m3. El proceso de calcinación actual consiste en precalentar a 120‐150°C la caliza hasta perder el agua que contiene al momento de la extracción de la cantera para posteriormente calcinarla en hornos rotatorios y provocar la disociación de los materiales, el bióxido de carbono (CO2) se pierde en la atmósfera quedando aprovechable el óxido de calcio (CaO), el cual es obtenido de manera endotérmica identificándose por presentar las características de material sólido en forma de grumos de color blanco en intensidades variables, dependiendo de su pureza química con un peso específico entre 3.08 y 3.30 y presentándose inestable por la higroscopía216 resultante de la calcinación. La cal viva (CaO), como consecuencia de su calcinación, en presencia con el agua reacciona de manera exotérmica, es decir, libera calor provocando en ella la reacción química denominada “apagado” reaccionando de la siguiente manera: CaO + H2O = Ca(OH)2 + ∆↑

217, reacción que también se puede producirse cuando la cal viva (CaO) absorbe el vapor del agua de la atmósfera y de las sustancias vegetales y animales con las que esté en contacto. Este material tiene la peculiaridad de no endurecer sumergida en agua en contraste con otro tipo de cales. Una vez realizado el proceso de calcinado de la cal y obtenido el óxido de calcio (CaO), o mejor conocido como la cal viva podemos observar que la composición química media ponderada responde al siguiente análisis (tabla 9):

Símbolo Elemento

CaO Óxido de calcio: 92% / 94%

MgO Óxido de magnesio: 0.7% / 1.5%

R2O3 Óxidos metálicos: 0.3% / 0.5%

Insolubles en HCl (Silicatos): 1.5% / 2.5%

P.P.C.‐ Pérdidas por calcinación 3% / 5%

CaO ÓXIDO DE CALCIO ACTIVO 84% / 87%

Tabla 9. Composición química media de la cal viva

2.4.2. El proceso químico del apagado de la cal.

Retomando el proceso químico de la calcinación de la caliza tenemos: (Caliza) CaCO3 + Calor ==→ (óxido de calcio) CaO + CO2 (bióxido de carbono), Sin embargo el óxido de calcio (CaO) es inestable en presencia del anhídrido carbónico218 (CO2), por lo que la forma más estable de la caliza es como hidróxido de calcio. El resultado de este proceso nos deja elementos definidos que para los fines siguientes, se les asignará su peso atómico, según la tabla periódica quedando de la siguiente manera:

214 Leet L. Don, Sheldon Judson, op. cit. p. 118. 215 Agnenault J., Diccionario Enciclopédico de Química, Editorial CECSA, 1ª reimpresión, México, 1999, p. 659. 216 Higroscopia es la capacidad de algunas sustancias de absorber o ceder humedad al medioambiente. 217 Lopez Ramos Ernesto, Geología General y de México, Séptima Edición, Editorial Trillas, México D.F, 1993, p. 173. 218 Gas más pesado que el aire, inodoro, incoloro, incombustible y asfixiante, que se produce en las combustiones y en algunas fermentaciones por la combinación del carbono con el oxígeno. Anhídrido, denominación que se utilizaba antiguamente para referirse a los óxidos no metálicos: anhídrido arsénico, arsenioso, crómico, fosfórico, nítrico, sulfúrico, etc.


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Ca (calcio) → 40 O (oxígeno) → 16 H (hidrógeno) → 1 Por consiguiente el proceso de apagado de la cal o la hidratación de la caliza calcinada sería de la siguiente manera: CaO + H2O → Ca(OH)2 + 489 BTU Calor 40 + 16 + 1+1+16 → 40+(16+1)*2 56 + 18 → 40+34

74 → 74

Por lo que podemos decir que 56 unidades de CaO (óxido de calcio) + 18 unidades de H2O (agua) resultan en 74 unidades de Ca(OH)2 (hidróxido de calcio). O bien 1 Kg de CaO + 0.32 Kg de agua, producen 1.32 kilos de pasta de cal219. Esta es la cantidad mínima de agua requerida para la reacción química, así el hidróxido de calcio contiene 75.7% de CaO y 24.3% de agua. El proceso de adición de agua al óxido de calcio para producir hidróxido de calcio se conoce como apagado de la cal viva, y es obtenido por medio de un proceso químico de tipo exotérmico, y que genera una gran cantidad de calor. Existen varios procesos de hidratación de la cal, cuando se hace con la cantidad de agua justa se llama “Hidratación Seca”, en este caso de hidratación el producto es un polvo seco. Cuando se usa un exceso de agua en la hidratación el proceso se llama “Apagado”, en este caso el producto resultante de la hidratación tiene la forma de una pasta. En el caso en particular de esta investigación, el objetivo es referirnos al proceso de: “Apagado”. El proceso de Apagado normalmente se hace con una gran cantidad de agua en exceso variando desde 2½ a 6 partes de agua por 1 parte de CaO (óxido de calcio). En el campo de la restauración este proceso se realiza en bateas de madera, artesas de metal o en piletas, se coloca una capa de cal viva y se le agrega agua de manera que toda la cal esté en contacto con el líquido; se coloca una nueva capa de cal y se le agrega más agua ya que debe haber un exceso de la misma. Se bate la mezcla con rastrillos o batideras procurando que los terrones se deshagan. La operación de batido se repite diariamente, cuidando que la mezcla contenga siempre un exceso de agua, estacionándola en esta condición durante un periodo de tiempo. La cal apagada presenta un volumen mayor que el que tenía como cal viva, además su textura es pastosa. El tiempo de apagado puede ser menor de un mes, sin embargo dependerá de factores tales como: la composición de la caliza utilizada como materia prima o la temperatura de calcinación220. Hasta este punto podríamos considerar el material de la caliza como un elemento sin mayor complejidad para su uso dentro de la restauración como aglutinante en los morteros, sin embargo ya que una de nuestras hipótesis centrales en la presente investigación es: “La utilización de morteros de cal en la restauración y conservación de las mamposterías de los inmuebles históricos, a la fecha se ha realizado como una tradición, su efectividad no ha sido comprobada con números que garanticen que sea la mejor opción en el campo de la conservación, desechando con esto de manera inmediata la probabilidad de morteros con cal apagada y aditivos naturales o artificiales no utilizados hasta la fecha tengan mayor eficiencia en los aplanados, enlucidos y juntas de mampostería”, nos surgen las interrogantes de por que

219 E.F. Hively, Practical Lime Slaking, Alis Mineral System Grinding Division, p. 35. 220 T.C. Miller A, Study of reaction between Calcium Oxide and Water, publicado por:National Lime Asociation, Washington D.C., p. 124.


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debe de ser cal apagada y que características físicas y mecánicas tiene este tipo de cal que no las contemple una cal hidráulica y por ultimo en que beneficia el tiempo de apagado en este material221. Para poder formular una respuesta a estas interrogantes y comprobar la teoría entre los restauradores de que una cal apagada entre mayor haya sido su tiempo de apagado es de mejores características físicas y mecánicas se tuvo que realizar un análisis de los factores que se involucran en todo el proceso previo a la fabricación de los morteros. El proceso de fabricación de una cal de excelentes condiciones para la elaboración de morteros utilizados en la restauración puede ser afectado por varios factores, incluso desde el momento de su calcinación por ejemplo: En su estado original de carbonato de calcio (CaCO3) es calentado en hornos de tipo rústicos o industriales como los rotatorios horizontales con la finalidad de sacar el anhídrido carbónico (CO2) y producir óxido de calcio (CaO), este proceso se llama “calcinación “. Durante este proceso si la temperatura de calcinación rebasa los 900oC, se afecta la calidad del CaO, por lo que podemos decir que durante este proceso los factores que determinan la calidad del CaO son los siguientes: A) Composición química de la caliza B) Temperatura de calcinado C) Tiempo de permanencia del CaO en el horno calcinación D) Permanencia del CO2 en la atmósfera del horno calcinación A) Composición química de la caliza. La composición química de la caliza no puede ser controlada sin un

mayor impacto en el costo de fabricación; por lo tanto, las variaciones en su calidad son generalmente aceptadas, ya que como se sabe, dependiendo de las diferentes regiones, los compuestos minerales de la roca caliza cambiarán, reaccionando cada uno de estos de manera distinta en el proceso de su calcinación. La temperatura de calcinación debe ser estrechamente controlada. Para calentar en forma uniforme y pareja la caliza dentro del horno, el tamaño de las partículas que se alimentan al calcinador deben ser relativamente uniformes222. Además para permitir un tiempo de residencia largo en el horno secador, el tamaño de la partícula de caliza debe ser pequeña, típicamente es de 1½”. Sin embargo debido a la naturaleza de la operación de molienda, el rango del tamaño de partículas está entre ½ y 2”. Considerando que el tiempo de permanencia o residencia y la temperatura del horno secador son constantes, la penetración del calor en las diferentes partículas será diferente atendiendo al tamaño de estas. Como se aprecia en la imagen siguiente se muestra una partícula grande en que el calor no penetra hasta el centro de ésta, quedando carbonato de calcio en el corazón de la partícula y recubierta por óxido de calcio, el centro de esta partícula es lo que llamamos arenilla. Para las partículas de tamaño medio, el calor penetra en su totalidad completando la conversión de todo el carbonato en CaO. En la partícula pequeña el calor llega rápidamente al corazón de la partícula y la cubierta se sobrecalienta formando una capa dura, donde el agua no puede penetrar, entonces el proceso de apagado es retardado o impedido. En esta ilustración las partículas grandes y medianas, son de alta reactividad y se les denomina “hornilla suave” y las partículas pequeñas son llamadas “hornilla dura”.

B) Temperatura de calcinado. La temperatura del horno de calcinado afecta la calidad de la cal viva

producida, por consiguiente el resultado de la pasta de cal producida durante el apagado. Es deseable como producto final del proceso de formación de óxido de calcio, que las partículas sean de tamaño pequeño con una gran superficie específica. Una partícula “Soft burner”, es aquella partícula que está llena de pequeñas cavidades y grietas que ha dejado el CO2 al escapar de la caliza durante el proceso de

221 Robert S. Boyton, Chemistry and Technology of Lime and Limestone, Second Edition, John Wiley & Sons, p. 232. 222 Idem, p. 237.


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calcinación. Cuando esta partícula es expuesta a la acción del agua, ésta penetra por las grietas y llena estas cavidades. La hidratación toma lugar rápidamente, liberando una gran cantidad de energía. Este calor provoca la ebullición del agua generando vapor, haciendo que las partículas revienten, exponiendo la superficie interna para la hidratación. Este proceso continúa hasta que la hidratación se completa223.

C) Tiempo de permanencia. El tiempo de residencia del CaCO3 en el horno de secado es muy crítico

durante el proceso de calcinación. Es muy importante que el tiempo de residencia sea el más corto posible. Sin embargo, no obstante debe estar el tiempo necesario que permita que el calor penetre las partículas de CaCO3 y saque de estas el CO2. La calcinación puede hacerse con baja temperatura y largo tiempo de residencia, o alta temperatura y bajo tiempo de residencia. En cada región dependiendo de los compuestos de la caliza CaO debe establecer el tiempo de residencia y la temperatura de uso.

D) Atmósfera de secado. Adicionalmente a la temperatura de secado y al tiempo de residencia, la

atmósfera en que se produce el calcinado afecta la calidad del CaO. En la medida que la temperatura aumenta en el CaCO3 el CO2 es liberado y se produce el CaO. El CO2 debe ser extraído del calcinador. El CaO tiene gran facilidad para absorber tanto la humedad como el CO2 y volver nuevamente a formar CaCO3. El efecto de esta reconversión es más pronunciado y evidente con las partículas pequeñas de CaO, a diferencia de las partículas grandes (piedrecillas) en las que se dificulta la absorción debido a su mayor volumen224.

De la misma manera en que existen factores que afectan el calcinado de la caliza, existe un factor determinante que puede afectar el resultado de la cal durante el proceso de apagado, y es el área superficial específica de las partículas del hidróxido de calcio. Un mayor tamaño del área superficial específica de hidratación, da una mayor superficie para la reacción, por lo tanto, una mayor eficiencia de reacción y menor consumo de CaO. La superficie específica del hidróxido de calcio tiene una gran variación bajo las variables antes descritas. El rango típico de la superficie específica del hidróxido de calcio está entre 8000 y 58000 cm²/g225. De manera secundaria pero sin restarles importancia, existen factores que pueden afectar la eficiencia del apagado de la cal por el efecto de la superficie específica del hidróxido de calcio, directa o indirectamente. A) Tipo de caliza usada en la calcinación B) Proceso de calcinación para producir CaO C) Temperatura de Apagado D) Relación Agua –CaO E) Viscosidad de la lechada F) Tiempo de Apagado

A) Tipo de caliza. Los depósitos de carbonato de calcio generalmente no son puros. Ellos contienen muchos otros elementos, tales como magnesio, aluminio, y compuestos que afectan la calidad del hidrato producido partiendo de esa caliza. Los fabricantes de CaO, no tienen control sobre las impurezas que vienen incorporadas en las vetas de la caliza.

B) Proceso de calcinación. La temperatura debida y el tiempo de residencia durante la calcinación tienen una gran influencia en la calidad del hidróxido producido. El problema más común asociado con el proceso de la calcinación es el llamado “Hard Burned Lime” (CaO cristalizado en su superficie). Cuando el CaO llega al estado de “Hard Burner Lime” se forma una capa impermeable

223 Idem. 238 224 Idem, 240 225 Idem, 264


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alrededor de la partícula de CaO, haciendo difícil la penetración del agua para iniciar el proceso de apagado. Para apagar la partícula “Hard Burned Lime” la capa exterior debe ser retirada para abrir los poros y permitir la penetración del agua. Esto se hace con una agitación vigorosa que permita la abrasión y ruptura de la capa externa de la partícula de CaO. Este tipo de CaO, normalmente requiere mayor tiempo de inmersión en el agua.

C) Temperatura de apagado. La temperatura de apagado es el más importante factor que afecta el tamaño de la partícula y la superficie específica de las partículas hidratadas. La temperatura más alta de apagado es de 98.9°C....226

En algunas instancias cuando el apagado se efectúa a altas temperaturas, alrededor del punto de ebullición del agua, pueden desarrollarse “Puntos calientes” dentro de la pasta de cal, lo que causa que partículas hidratadas se cristalicen y aglomeren formando partículas grandes y planas con una reducida superficie específica.

Siempre desde un punto de vista teórico, son deseables temperaturas cerca de los 100°C, pero desde un punto de vista práctico es muy complicado apagar satisfactoriamente a esta alta temperatura, sin tener problemas de seguridad o efectos adversos debido a la aglomeración.

En el proceso de apagado temperaturas entre 71.7°C y 85°C son las más prácticas para una operación óptima. El calor liberado debido a la reacción exotérmica es diferente para las diferentes calidades de CaO. Una “High Reactive Soft‐burned lime” produce 490 BTU de calor por kilo de CaO, Un CaO de baja reactividad produce alrededor de 390 BTU por kilo de CaO227.

Como dependemos del calor de reacción para que nos provea la temperatura de apagado deseada, sumado a la temperatura al agua de entrada, la relación agua ‐ CaO también afecta la temperatura final del apagado, por lo cual el camino óptimo para controlar el proceso de apagado es por el control de la temperatura de apagado por la variación de la relación cal con agua, como sea necesario.

D) Relación agua – cal. La relación agua – cal también afecta el tiempo de apagado por efecto de la temperatura de apagado. Mientras más alta es la temperatura del proceso de apagado, más corto es el tiempo de apagado.

Controlando constantemente la relación agua – cal, el proceso de apagado no garantiza una temperatura constante. La temperatura variará de acuerdo a la variación de la temperatura del agua, la reactividad de la cal, y la calidad del agua, lo que requiere que el operador la esté frecuentemente ajustando. En la situación anterior el mejor camino para mantener una relación correcta de cal y agua es controlar la temperatura del apagado. Pruebas de apagado para una misma cal con diferentes relaciones de agua muestran una significativa diferencia en la relación de sedimentación228. En ambos casos las muestras llegaron a ajustes de 50% de su volumen.

226 Op. cit T.C. Miller A, Study of reaction between, p. 65. 227 Robert S. Boyton, Chemistry and Technology of Lime and Limestone, Second Edition, John Wiley & Sons, p. 135. 228 La sedimentación es el proceso por el cual el material sólido, transportado por una corriente de agua, se sitúa en el fondo de un depósito. Se entiende también como la remoción por efecto gravitacional de las partículas en suspensión presentes en el agua. Estas partículas deberán tener un peso específico mayor que el fluido.


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Relación agua – cal Tiempo sedimentación de 50% (minutos)

Cal apagada con una cantidadMínima teórica de agua

10 minutos

Cal apagada con una cantidad10 veces la teórica de agua

440 minutos

Esto indica claramente que un exceso de cantidad de agua usada en el proceso de apagado da como resultado partículas pequeñas, asumiendo que la temperatura de apagado fue la misma.

E) Viscosidad de la pasta. La viscosidad de la pasta de cal puede tener una gran variación de una cal a otra además de las condiciones del proceso. Ciertos cambios en las condiciones de hidratación o impurezas en la cal pueden incrementar la viscosidad de la lechada de cal, afectando el tiempo de sedimentación Algunas veces la viscosidad crece con temperaturas de apagado de 82°C y superiores a ésta.

La relación que existe entre la viscosidad, el tamaño de la partícula, la superficie específica y la relación de sedimentación, no ha sido investigada como se está haciendo ahora. En general se presume que la alta viscosidad es producto del tamaño pequeño de las partículas el hidróxido, la gran superficie específica y la relación de sedimentación. Variaciones de viscosidad de la lechada de hidróxido de calcio están en rangos de 45 – 700 centipoises229.

F) Tiempo de apagado. El tiempo de apagado, es el tiempo requerido para completar el proceso de

hidratación. Este tiempo varía de una cal a otra. Una cal de alta reactividad se hidrata completamente en 2‐3 minutos. Una cal de reactividad media, se hidrata completamente en 5‐10 minutos. Una cal de baja reactividad, con arcillas y cal con magnesio se hidrata en 15‐30 minutos230.

Si bien con lo anterior observamos que el proceso de fabricación del óxido de calcio tiene ciertos lineamientos y factores que deben ser considerados hasta el punto de su utilización para la elaboración de morteros de cal y hasta este punto no se han encontrado cuales son las características que hacen que un mortero de cal apagada sea mejor que un mortero de cal hidratada y que éste sea la mejor opción para su uso en las restauraciones de edificios históricos. Con la finalidad de encontrar los factores que caracterizan a la cal apagada como un aglutinante de mejores propiedades que la cal hidra se planteó de manera hipotética que la hidratación a largo plazo le otorgaba la mejora de las características físicas y mecánicas, ya que de manera teórica en el campo de la restauración se sabe y se conoce como conocimiento tradicional que el uso de la cal apagada debe de tener un mínimo de 21 días de apagado, de ahí en adelante se especula que entre mayor sea el tiempo de apagado los morteros elaborados con cal apagada mejoran sus características físicas y mecánicas. Desde los antiguos tratados, como se menciona en el apartado de antecedentes, se habla del apagado de la cal a muy largo plazo, en todos sin explicar la razón. Esto es en términos prácticos y en experiencias reales que se sabe que las características de la cal si cambian a determinadas edades de apagado y su uso es recomendado según sea la aplicación o el elemento donde se vayan a usar, por ejemplo: para aplicar un mortero de cal apagada en juntas de unión o rejunteos de mampostería, se recomienda que la cal tenga un mínimo de apagado de 30 días, por otro lado, para el uso de morteros de cal apagada en aplanados es

229 (cP): Unidad absoluta de viscosidad. 1 centipoise = 0.01 poise. El Poise es la viscosidad absoluta h o dinámica de un fluido en el cual, la fuerza de una dina actuando sobre una capa de 1 cm2 de superficie, le imprime una velocidad de 1 cm/seg a otra capa paralela a la misma superficie, situada a 1 cm de distancia. 230 T.C. Miller A, Study of reaction between, Op. cit, pp. 71-76.


102 J. A. Bedolla

recomendado que la edad de apagado sea no menor a dos meses y para el uso de de morteros o de la cal simple en enlucidos o requemados es recomendado una edad mínima de 3 meses. En aspectos teóricos estas serían las recomendaciones que se darían para el uso de morteros de cal apagada en los intervenciones de restauración ya que en términos prácticos los efectos adversos que se presentan en obra al no utilizar estas recomendaciones son visibles al poco tiempo, por ejemplo, un mortero de cal apagada utilizado en juntas de unión de mampostería con una edad menor a los 21 días presenta disgregación y poca adherencia, por otro lado los aplanados que se colocan con una edad menor a los dos meses son más susceptibles y frecuentes a presentar grietas y reventaduras en la superficie, de la misma manera los enlucidos o acabados finos de pura cal apagada cuando se aplican con una edad temprana tienden a craquelarse similarmente a cuando se estrella un vidrio. Las razones de lo anterior son el motivo de uno de los objetivos de la presente investigación, el encontrar los motivos y las características en términos científicos y prácticos de estos factores que involucran los morteros de cal apagada han sido tema de investigación a nivel mundial, abordando el tema desde distintos enfoques y disciplinas como la química, la ciencia de los materiales y de manera más cercana al aspecto de la restauración se han realizado estudios sobre morteros antiguos tratando de encontrar los componentes que los conforman con la finalidad de aportar bases para el estudio de nuevos morteros. Recientemente se ha renovado con mayor fuerza el interés en las cales aéreas, debido a su uso en la conservación de edificios históricos, debido al claro daño y perjuicio directo e indirecto causado por la introducción de morteros de cemento ya que el cemento es demasiado duro, rígido e impermeable; además, contiene sales más solubles que pueden desarrollar los defectos de la superficie y las presiones de la cristalización altas que pueden ser muy dañinos los edificios históricos construidos con ignimbrita, motivo que ha propiciando los estudios para la documentación extensiva por las cales hidráulicas.231 Con respecto a la fabricación de nuevos morteros, los estudios a la fecha han sido considerables, sin embargo, son muy pocos los que se enfocan a la aplicación de las intervenciones de restauración por lo que la presente investigación tratará de aportar bases y pruebas de manera más concreta en este ámbito. Tomando como hipótesis teórica, la existencia de un cambio de factores durante el proceso de apagado y sobre todo, en el tiempo de apagado de la cal viva, los cuales mejoran las propiedades de las características físicas y mecánicas de la cal utilizada en morteros, se inició esta etapa, comenzando por el análisis del proceso químico del apagado de la cal. Las cales hidráulicas y naturales tienen la propiedad de fraguar y endurecer en el agua, donde el anhídrido carbónico atmosférico que transforma el portlandita232 en la calcita y la hidratación de varios compuestos hidráulicos que la forman, los silicatos de calcio contribuyen al proceso del endurecimiento. El analizar las propiedades hidráulicas de materiales relativos a la caliza233, son estrictamente dependientes en la composición de la fase y estructura de fases cristalinas, las valoraciones cuantitativas son cruciales ya que aseguran el mando de calidad de la caliza. Para analizar esta fase, se han probado varios métodos hasta ahora, la mayoría de ellos bajo las técnicas y métodos del microscopio que cuenta la disolución selectiva.

231 Arrioglu S. N,. A research abut a method for restoration of tradicional lime mortars and plasters: A staging system approach, Science @ Direct, Bulding and Environment, Elsevier, no. 41, 2006, p. 1223 - 1230 232 Nombrado porque el material es un producto común de la hidración del cemento de Portland. 233 Es, en lo que concierne de un precipitado químico, especialmente de carbonatos, teniendo las características del cemento.


J. A. Bedolla 103

Otra técnica utilizada es la difracción de polvo por Rayos X (DRX), la cual se reconoció como una de las técnicas más prometedoras para la caracterización de cemento o calizas234. Sin embargo, las particulas eran calculados por el método de difracción de polvo convencional en el que usa la intensidad relativa de las crestas mayores de cada fase de la muestra. En este método, debido a la superposición de crestas de muchos aluminatos y silicatos los resultados se encimaban o escalonaban, haciendo de ésta, una tarea desafiante para los materiales derivados de las calizas y dando resultados poco fiables235. Ante esta situación en el análisis de los cementos y las calizas, se tomó el método de Rietveld236, originalmente concebido para el refinamiento de una estructura cristalina, método que supera estos problemas con un acercamiento completamente diferente. Permite el fragmento de peso de cada fase en una mezcla desconocida a ser calculada usando el perfil de difracción del polvo entero, y no sólo las áreas integradas de algunos casos en los que se alcanzan el máximo. El refinamiento es un procedimiento digno en que a diferencia entre el modelo de difracción de polvo experimental y el calculado, junto con una función del fondo, se minimiza. Este método requiere el conocimiento de la estructura cristalina de todas las fases presentes en la muestra. Pueden minimizarse las fuentes típicas de error que se presentan en el análisis convencional de difracción de Rayos X, tales como la orientación, solución sólida o cresta; además de que en este método se pueden ingresar la información estructural de la muestra así como las condiciones del experimento237. Es método se realiza sobre una muestra de polvo, lo cual es ideal para el análisis por difracción de rayos X, es una muestra completamente homogénea y que el tamaño de los pequeños cristales este entre 1μm y 10μm y que además no ocurra orientación preferencial. Por otro lado para el refinamiento de una muestra en polvo se hace necesario que la toma de datos se haga a un paso de 0.01° ó 0.02° en unidades de 2θ para así poder asegurar que se tendrán los suficientes puntos que permitirán la construcción de la función que más acuerdo esté con el difractograma. El difractograma es la gráfica resultante en donde se tiene el correspondiente a la estructura analizada, donde los puntos corresponden a los datos experimentales, mientras la curva continua es el patrón ajustado (gráfico 4). Las líneas verticales indican las posiciones de Bragg y la curva debajo de estás corresponde a la diferencia entre las intensidades experimentales y calculadas238.

234 K. Callebaut, J. Elsen, K. Van Belen, W. Viaene, Nineteenth century hidraulic restorations mortars in the Saint Michael´s church (Leuven, Belgium) Natural hydraulic lime or cement?, Cem. Concr. Res. 31, 2001, p. 397-403. 235 H. F. Taylor, “Cement Chemistry”, Academic Press, New York, 1990, p. 79. 236 Petrick Casagrande Susana, Ronald Castillo Blanco, Método de Rietveld para el estudio de estructuras cristalinas, Science @ Direct, Bulding and Environment, Elsevier, no. 41, 2004, pp. 625-638. El método de Rietveld consiste en ajustar teóricamente los parámetros estructurales o parámetros de red, deslizamientos atómicos, anisotropía, tensiones de la red, etc., así como experimentales, que dependen de las condiciones de experimentación, al perfil completo del difractograma en polvo suponiendo que el difractograma es la suma de un número de reflexiones de Bragg centradas en sus posiciones angulares respectivas. Luego los parámetros escogidos van siendo ajustados en un proceso iterativo hasta que se alcanza una condición de convergencia con los valores de las intensidades experimentales y el modelo teórico. En la determinación de la estructura cristalina el método de Rietveld juega un papel importante debido a su capacidad de determinar con mayor precisión los parámetros cristalinos de la muestra. Los programas que desarrollan este método y que están disponibles en forma libre son Fullprof, DBWS, GSAS y Rietan, entre otros. 237 Gualtieri A. F., A. Viani, C. Montanari, Quantitative phease analisis of hidraulic limes using the Rietveld method, Science @ Direct, Cement and Concrete Research, Elsevier, no. 36, 2006, pp. 401-406. 238 Idem, p. 403.

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104

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Gráfico

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Cales Hidráulicas


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J. A.

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J. A. Bedolla 105

Tomando este método como el más apropiado para la comprobación de algunas hipótesis planteadas en esta investigación y bajo la primicia teórica de que mientras más dure en proceso de apagado la cal obtendremos mejores características en los morteros, se utilizó este método para el análisis de la cal en diferentes edades comenzando con la X Ray Powder Diffraction, DRX (difracción de polvos por Rayos X).

Capítulo III Caracterización material de la cal apagada y agregado.

Capítulo III Caracterización material de la cal apagada y agregados

J. A. Bedolla 109

CAPITULO III 3. Caracterización de los materiales

3.1. Caracterización de los morteros prehispánicos Al estudiar las características químicas, físicas, morfológicas y micro estructurales de los materiales en los morteros, nos permite tener un entendimiento claro de su comportamiento ante el medio ambiente donde se sitúan, nos da una mejor idea de su estabilidad y un amplio conocimiento de la problemática de deterioro que presentan piezas y monumentos arqueológicos. Lo anterior es de gran relevancia, ya que nos servirá de guía para encontrar métodos de conservación y restauración más efectivos, es decir, que su función sea más duradera y con menores efectos secundarios; asimismo, el conocer a fondo un material nos permite incluso, tener una idea más profunda de las posibles técnicas de elaboración y aplicación utilizados en tiempos prehispánicos.

Un problema con el que nos encontramos al tratar de llevar a cabo esta clase de estudios, por un lado es la multidisciplinariedad de especialidades necesarias para un estudio de este índole, motivo por el cual es indispensable el recurrir a especialistas interesados en el tema que aporten sus conocimientos en el entendimiento de los morteros de cal. Las técnicas utilizadas para cubrir los objetivos del presente trabajo nos permitieron realizar estudios profundos, de muy buena cuantitatividad y representativos de los objetos en cuestión. Para ello se requirió de muy poco material, gracias a que la mayoría de estas técnicas permiten usar una muestra pequeña para más de una técnica de análisis. Además de lo anterior, las técnicas empleadas nos permiten obtener resultados rápidos y la operación de los equipos es de relativa facilidad, al igual que la preparación de las muestras para su estudio.

3.1.1. Método Experimental A la fecha son pocos los estudios que se han hecho a nivel material de los morteros de cal prehispánicos, en su totalidad ninguno corresponde a la región de Michoacán, sin embargo, dado que es el interés el obtener la evidencia material de las composiciones de los morteros prehispánicos para su análisis interpretación y razonamiento, se consiguió que se analizaran y se obtuvieron los resultados en colaboración de arqueólogos y especialistas de diferentes muestras obtenidas de basamentos prehispánicos de la regiones del centro occidente, de la región maya y del altiplano central (Oaxaca), las muestras se obtuvieron tanto de estucos como de morteros de unión y de materiales geológicos (piedras calizas de cada región). La mayoría de las muestras fueron analizadas por petrografía con la finalidad de documentar los materiales y características morfológicas de los morteros. Algunas muestras se procesaron también por medio de fluorescencia de rayos X (FRX) a fin de documentar la composición elemental de las mismas. Las muestras fueron cortadas y adheridas en sección transversal a portaobjetos por medio de resina óptica, después de lo cual se cortaron con una sierra de diamantes y se desbastaron y pulieron hasta un grosor de 30 µm usando abrasivos de óxido de aluminio. Las observaciones petrográficas se llevaron a cabo con un microscopio de luz polarizada Leica CMLP, en luz paralela y con nícoles cruzados, en aumentos entre 40X y 200X, y se tomaron fotografías digitales con una cámara Coolpix. Las muestras para fluorescencia de rayos X (FRX) se secaron a 100°C durante 24 horas y se trituraron en un molino de ágata de centrifugado. El polvo resultante se mezcló con 11% de cera analítica y se prepararon en pastillas comprimidas. Se utilizó un equipo Spectro XLab 2000 Pro de dispersión por longitud de onda para el análisis de las muestras. El oxígeno se combinó por estequiometria y los resultados se presentan como óxidos, a excepción


110 J. A. Bedolla

del calcio y del magnesio que se reportan como carbonatos. Los resultados se normalizaron al 100% después de seleccionar los elementos significativos: MgO, Al2O3, SiO2, CaO, TiO2, MnO, Fe2O3, SrO y BaO. Los equipos utilizados para estas pruebas corresponden al Departamento de Ceramica de la UMSNH, La Facultad de Ciencias de la Universidad Autónoma de Barcelona. Las muestras obtenidas y analizadas fueron de los sitios arqueológicos de Montalbán, Teotihuacán, Palenque y Calakmul Para realizar estudios de buena calidad, se requirió de muestras que fueran representativas de morteros utilizados en las estructuras de algunos sitios arqueológicos, las cuales fueron facilitadas por investigadores que realizan estudios sobre relacionados con la temática, de ahí se deriva la importancia de una buena selección de muestreo. En este caso en particular, asumiendo que el interés de la presente investigación se enfoca en conocer la caracterización material de los morteros utilizados en la época prehispánica, la solicitud de las muestras se enfoco únicamente en obtener pequeñas muestras de morteros aplicados como recubrimientos (aplanados o enlucidos) y morteros de unión (juntas). Una vez obtenidas las muestras se les sometió primeramente a una extracción por reflujo, para eliminar compuestos orgánicos y suciedad contenidos en los materiales. Ya purificadas las muestras se dió inicio a lo que es propiamente la metodología de caracterización del material. A un poco de material se le sometió a molienda suave hasta tener un polvo fino y homogéneo, a este polvo se le realizó una primera difracción de rayos "X" (Imagen 18), para identificar los componentes principales que están contenidos en las muestras. Después a ésta misma muestra se le hizo micro análisis a nivel cualitativo, para identificar componentes presentes en menores proporciones. También se obtuvieron espectros de infrarrojo para apoyar los anteriores análisis. Después de todo lo anterior, se hizo una segunda difracción de rayos "X", comparando su difractograma correspondiente con el de estandartes de referencia de sus componentes y, con el apoyo de un programa de cómputo, se realizó la cuantificación de los constituyentes. Además, se realizó un micro análisis a nivel cuantitativo y un estudio con PIXE y se compararon los resultados de todas las técnicas. Para estudiar la morfología y micro estructura de los materiales constitutivos, a muestras sin ningún tratamiento previo de extracción o molienda, se les hicieron observaciones al microscopio óptico para ver la distribución de capas de material en los muros. Para un estudio más a fondo de las muestras, se cortaron transversalmente a dimensiones de 8 x 6 x 3mm, teniéndose tantas muestras como fuera necesario para cubrir todas las capas de material; estas muestras fueron útiles para observar tamaño de grano y evaluar el estado de conservación del material. Después de esto, unas muestras se molieron y se prepararon para un estudio por microscopía electrónica de transmisión, para observar morfología de grano en los cristales y micro estructura de los mismos.

3.1.2. Resultados experimentales de laboratorio 3.1.2.1. Fluorescencia de rayos X (FRX) y análisis químico

En los casos de las muestras del la región del sur, Palenque y Calakmul, los resultados de los análisis de fluorescencia de rayos X documentan alto contenido de calcio y de magnesio en las muestras, lo cual es un reflejo de la naturaleza calcárea y dolomítica, respectivamente, de las materias primas con las que se elaboraron los morteros. Es posible también observar que en los resultados de estas muestras, se distinguen claramente un alto contenido de sílice, aluminio y hierro (tabla 10).

J. A. Bedolla

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Tabla 11. Anánormalizados de el

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Capítulo III aterial de la cal apag

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111

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J. A. Bedolla

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113

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or de 100 material

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dos no es ño fino a nas. Estas n la zona


114 J. A. Bedolla

Los principales componentes de la carga son: cuarzo, ortosa, plagioclasa, augita y fragmentos de rocas (andesita, basalto) Por otro lado los morteros de unión (Junta y de Relleno), no difieren demasiado de los morteros de recubrimiento en cuanto a su composición química, sin embargo, es muy notorio en ambos casos de igual manera la dosificación o proporción (foto 11‐12). Los agregados en estos morteros, es más abundante que en los anteriores y puede cifrarse en una proporción de 1:3. En la lectura de estos morteros podemos deducir que son de buena calidad, bien preparados con los granos de los agregados bien separados entre ellos, agregados que presentan su contenido conformada por fragmentos de tamaño grande y forma redondeada de olivino y augita y fragmentos de andesita. Con los resultados obtenidos de estas pruebas de petrografía, podemos concluir que los materiales constructivos de ambas regiones muestran una naturaleza calcárea en la mayoría de los casos, reflejo de la larga tradición prehispánica del uso de la cal, y de la abundancia de las materias primas para su producción. En el caso de la región del sur se muestran los cristales con hábitos aciculares observadas tanto en materiales de recubrimiento como en los de unión que sugieren quizá el uso de cales hidráulicas mediante la incorporación de material volcánico. Es bien sabido que tanto los cristales aciculares como las fases isotrópicas son las características más fácilmente observables de las cales hidráulicas, como lo menciona Charola y Enriques241, en estudios hechos en otras regiones culturales. Se sabe que los mayas emplearon ceniza y vidrio volcánico como materiales desgrasantes en cerámica242, mientras que los teotihuacanos emplearon el vidrio volcánico en recubrimientos243, por lo que es probable que los mayas también hubieran utilizado materiales volcánicos para la obtención de propiedades hidráulicas en sus argamasas. Es claro que hay una tendencia a revolver la cal con tierras y arcillas. Aunque no se identificaron los minerales arcillosos presentes en las muestras debido a que no se efectuó un análisis de composición mineralógica, la presencia de arcillas se confirmó mediante las observaciones petrográficas, así como con los resultados de fluorescencia de rayos X, en donde se observó el contenido de hierro, el aluminio, y el silicio, elementos presentes en la tierra y los minerales arcillosos. En el caso de de la región del centro occidente, es evidente que la técnica de manufactura de los recubrimientos muestra poca variación con la región sur. Se observan morteros buenos y resistentes, muestran características completamente diferentes, en donde la cal se mezcla con arcillas y los agregados calcáreos por arenas de cuarzo. Una explicación para el uso de las arcillas en ambas regiones puede ser el que se haya descubierto algunas de las propiedades hidráulicas y puzolanicas en algunas arcillas, de la misma manera el cambio en los materiales de agregados, en donde los materiales calcáreos se sustituyen por cuarzo angular. En cuanto a los contenidos de magnesio en las muestras de Teotihuacán, corresponde con la geología del sitio, la cual

241 Charola, A. E. y F. M. A. Enriques “Hydraulicity in Lime Mortars Revisited”, Historic Mortars: Characteristics and Tests, RILEM-TC 167, 1999, International Workshop, Paysley, Escocia (RILEM publications). 242 Schreiner, T. “Aspectos rituales de la producción de cal en Mesoamérica: evidencias y perspectivas de las tierras bajas mayas”, Memorias del Simposio de Investigaciones Arqueológicas en Guatemala, 2002, 2003 Guatemala, Museo Nacional de Arqueología y Etnología. pp. 485 243 Barba, L. A., D. Barca, G. M. Crisci, L. Manzanilla, D. Miriello, A. Ortiz y A. Pecci “Characterization of Lime Plasters from the Central Patio of Teopancazco, Teotihuacan (México) by Optical Microscopy, SEM-EDS and ICP-MS Laser Ablation”, 2006, presentación en póster en International Symposium of Archaeometry, Quebec City. Obtenido de web http://www.mesoweb.com/pari/publications/RT01/

J. A. Bedolla

está formlas muestextraía degeología dcal de condocumentestas inveconstructi

El estudiocaso de loporosidadson de grporosidad Observanpensar qubien, tenía

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an Antiquity, 1959an Antiquity, 1959,mer Institute of L

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115

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116

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15. MR04 Grano hgado, poco poro, b

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J. A.

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. Bedolla

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es un ividad uebas, ara los ortero


J. A. Bedolla 117

Sin duda alguna la tecnología utilizada por algunas culturas prehispánicas se distingue de aquella utilizada por otros grupos culturales en Europa. Dado que la mayor parte de los estudios relacionados con la producción material y su aplicación, y por lo tanto de los materiales y métodos adecuados para su conservación han sido realizados a la fecha para el caso de Europa, es necesario reevaluar este campo de conocimiento para su aplicabilidad en nuestra región geográfica. Algunos de los aspectos en que la tecnología puede variar es la falta de evidencia en la época prehispánica del uso de hornos y pozos de apagado. Aparentemente como se describió anteriormente, en la época prehispánica utilizaron una serie de métodos para la quema de la piedra que implicaban el apilamiento de la madera al aire libre. Sin embargo, existen diversos autores que argumentan la posibilidad de que existieron hornos cerrados pertenecientes al Clásico Tardío en algunas culturas. En cuanto al apagado (hidratación) de la cal, aún hoy en día, en particular en la cultura Maya, se expone la piedra caliza quemada al aire libre, generando un proceso en que la formación de hidróxido de calcio se da con la humedad ambiental y la lluvia, lo que posiblemente excluye el uso de pozos de pudrimiento e incluso el envejecimiento de las pastas. Según las investigaciones realizadas sobre los morteros prehispánicos que se han hecho por investigadores en su mayoría extranjeros, se ha comprobado que usaron además aditivos orgánicos. En la actualidad hay más de cincuenta recetas documentadas por investigadores que implica el uso de la miel y diversos extractos vegetales. Estos ha sido comprobado por estudios de laboratorio que han confirmado el uso de extractos, que contribuyen a reducir el encogimiento y agrietado, y endurecen notablemente las superficies. (Ver tabla de aditivos orgánicos)

3.2. Caracterización de los morteros Romanos

Sin duda alguna, el estudiar los morteros romanos tomando en cuenta nuestra ubicación geográfica sería muy difícil, además que es tema muy estudiado en Europa con enfoques científicos, razón por la cual y tomando en cuenta los objetivos de esta investigación, se retomaran los estudios ya realizados donde se estudie la caracterización material y la composición de los morteros que nos permitan conocer en términos generales la técnica y comportamiento en las estructuras históricas. La caracterización de los morteros romanos se realizó con base a los estudios realizados por la Facultad de Ciencias de la Universidad Autónoma de Barcelona en una cuantiosa cantidad de edificios y estructuras romanas, incluyendo entre ellos el coliseo romano, la mayoría contempla la caracterización de los morteros utilizados de los cuales en términos generales manifiestan los mismos resultados. Los resultados retomados de los estudios realizados por el Dr. Aureli Álvarez catedrático hemerito de la Universidad de Barcelona, fueron caracterizados con microscopia óptica, con el microscopio electrónico de barrido (MEB), difracción de rayos X (DRX) , Espectrocopía infrarrojo Fourier transform (EI‐FT) y análisis termo gravimétrico (TGA). Las diferentes técnicas nos arrojaron resultados consistentes de que los morteros son principalmente de cal calcárea, y en algunos casos con material silíceo de ceniza volcánica. Se reafirma que la cal ha sido usada desde la antigüedad como material cementoso, un cemento no hidráulico y se puede disolver en agua. Se sabe que estos morteros a lo largo del tiempo, pasa por un proceso de carbonización y se convierte en calcita. El concreto puzolánico Romano, como lo llaman varios autores, contaba con los materiales volcánicos que no estaban disponibles con facilidad (este tipo de material se encontraba en Pozzouli, cerca de Nápoles.) y los Romanos por lo tanto utilizaban cal y cemento puzolánico, dependiendo de su aplicación. Aunque los Romanos no fueron los primeros en usar reactivos puzolánicos para hacer cemento, a ellos se les da el crédito por desarrollar las técnicas de aplicación sistemática.


118 J. A. Bedolla

Es evidente que desde los acueductos Romanos, templos, y caminos que aun existen y que hoy demuestran la fuerza y durabilidad del concreto Romano. Malinowski247, reconoce los métodos de construcción a si como la tan alta calidad del concreto compactado, además por la excelente durabilidad de los revestimientos libre de cuarteaduras. El conocimiento de este material, se perdió en la Edad Media. Dentro de los estudios realizados por algunos autores, surge una pregunta intrigante, de que si el cemento puzolánico es resistente al agua, lo cual dio pauta a otras investigaciones de muchos de los estudiosos de esta temática, incluyendo Cassius Dio, crónico de la antigua Roma, quien describe como el emperador Titus, llenó el Coliseo con agua y colocó barcos navales ahí. Esto origino varios estudios de morteros de diferentes etapas de la época romana y de diferentes estructuras, incluyendo aquellas que eran destinadas para el almacenamiento de agua, utilizándose diferentes técnicas para caracterizar los morteros de los especímenes de los cuales retomamos los resultados para interpretarlos con ayuda de especialistas en el campo.

3.2.2. Materiales y Métodos. Fragmentos de mortero del acueducto de Zaragoza, el Coliseo Romano, el puente de Jerez y los báñales de Aragón, fueron investigados con microscopia ligera y con un escaneo microscópico de barrido. También una sección delgada de 30µm de una sección fue preparada para el análisis con el microscopio petrográfico. Pequeños fragmentos de los morteros fueron fragmentados por un molcajete y las partículas de unión, fueron separadas manualmente. Los fragmentos de unión, se trituraron y colaron y las partículas con un diámetro de 40µm fueron sometidas a la difracción de rayos – X (DRX)., a la Espectrocopía infrarrojo Fourier transform (EI‐FT), y análisis térmico, calorimetría diferencial de barrido (CDB) y análisis termo gravimétrico (ATG). La morfología de la superficie de las muestras que se analizaron con un MEB (Microscopio electrónico de Barrido) LEO 430 usando electrodos secundarios para las imágenes. Los ejemplos fueron cubiertos con carbón y las regiones de interés fueron analizados para saber su composición química con un espectrómetro de energía dispersa (EDAX). Las secciones delgadas de las muestras fueron estudiadas con un microscopio petrográfico NIKON en transmisión usando polarizadores cruzados y las imágenes fueron registradas digitalmente. Los análisis de DRX fueron hechas con un difractómetro Rigaku X‐Ray con radiaciones de Cu Kα (λ =1.54 A) el filtro de Cu de ópticas secundarias, 45 Kv de poder, y con una corriente de 20 mA. La muestra de polvo fue montado en un soporte de cuarzo para minimizar el fondo. Un ATI Mattson‐ Infinity de la serie FTIR Tm Fourier‐ Transform espectrómetro infrarrojo fue usado, y los morteros se analizaron en capsulas de KBr. EL espectro fue trazado en un rango de 4000‐400 cm‐1, y la intensidad de bandas fue expresada en % de transmisión. El análisis infrarrojo permitió la identificación de los principales grupos moleculares presentes en los morteros. Los análisis térmicos fueron realizados en equipos simultáneos CDB‐ATG (Instrumentos TA, modelo SDT 2960). Las condiciones experimentales fueron: a) Calor continuo de temperatura ambiente a 1000º C. a un ritmo de calentamiento de 10º C./Min; b) una atmósfera dinámica de gas N2 (85 cm3 min ‐1); c) Crucible abierto de arriba, de alúmina; d) Muestra de masa 15 mg. Aproximadamente. Las curvas DSC y TG fueron obtenidas. Las curvas DTG se calcularon para establecer las temperaturas de inicio y final a las reacciones. El análisis térmico permitió a los especialistas obtener la siguiente información: I) Reacciones pico de temperatura y efecto principal (Endotérmico o Exotérmico); II) Pérdida de ignición de la muestra; III)

247 R. Malinowski, Concrete and mortar in ancient aqueducts, Concr. Int. 1 (1979) 66–76.

J. A. Bedolla

Contenidocontenidoestán exp

3.

La examinpara el almuchos ccarácter ómortero del morterespacio emuestras amorfo. (i

El examemue

Foto

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morteros del Coli

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Foto

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119

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Foto 20b. M

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Foto 22tero del almacén dos esqueletos prism

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J. A.

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. Bedolla

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J. A. Bedolla

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Gráfico

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121

idénticas. e pueden o lado el uso en el os.

ua. El ximo nte ocadas

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tado químico


122 J. A. Bedolla

Los morteros del Coliseo y el almacén de agua presentan bandas fuertes de silicato (Vibraciones Si‐O) a 1035 y 1022 cm‐1, respectivamente. Las fases del silicato también son responsables por las bandas a 463 y 451 cm‐1 en el espectro del Coliseo y el almacén de agua respectivamente. Las bandas del silicato son más fuertes en el almacén que en las muestras del Coliseo, probablemente indicando un alto contenido de fases de silicato en la muestra del almacén. Las vibraciones de Al‐O de los hidratos de silicoaluminatos que pueden ser responsables de la banda fuerte cerca de los 1000 cm‐1 para ambas muestras. Si se encuentra presente el yeso se producen bandas a 1120 y 1145 cm‐1 de las vibraciones de S‐O. Sin embargo dadas las bandas fuertes de silicatos en ambas muestras ser obscurecidas. Una distorsión de la banda de silicatos hacia las banda de longitud alta (1180 cm‐1) ocurrieron en ambos espectros, la presencia de yeso en los morteros no puede ser desechados de los resultados de infrarrojo. El yeso pudo ser originado de una adición voluntaria durante la producción de morteros o de la contaminación de estos de agua o aire contaminado. Tanto en el mortero del Coliseo como el de la cisterna hay dos picos pequeños cerca de los 2920 y 2860 cm‐1 que podrían estar relacionados algún material orgánico (vibraciones del enlace C‐H en el CH2).

3.2.4. Discusión Los datos de la microscopía óptica, MEB; DRX; e EI‐FT son consistentes con la conclusión de que la mayoría de los morteros incluyendo el del Coliseo, es de cal, que con el paso del tiempo se ha convertido en calcita, mientras que el mortero del almacén de agua es puzolánico. La microscopía y DRX, nos dan una caracterización rápida de los constituyentes mayores, mientras que el EI‐FT nos da además información importante de los componentes cristalinos de menor cantidad como el agua y los hidratos de silicoaluminatos. Todas estas pruebas sugiere un alto contenido de carbono para el Coliseo más que para el almacén, pero el porcentaje de CO2 es todavía más bajo que el número teórico de la calcita pura. (78% del peso de la muestra final, en la que la masa molecular es de relación CO2 /CaO). La confiabilidad del instrumento fue comprobada con piedra caliza, y esto produjo efectivamente el 73%, lo cual está cercano a su valor teórico. Sugiere que el mortero del Coliseo, usado en el análisis, si contenía agregados de silicatos o algún hidrato de silicoaluminato amorfo que no fueron detectados con el DRX el cual no es muy sensible para detectar fases amorfas, particularmente en la presencia del material cristalino. Realza el carácter complementario de las diferentes técnicas: microcopia para un primer análisis de morfología, DRX, para la identificación de las fases de cristalinas, EI‐FT para un análisis más detallado de la composición que incluye. En conclusión, parece que el mortero del almacén de agua es de un material de alta calidad puzolanica, consistente a los requerimientos de la resistencia al agua, mientras que el mortero del Coliseo, es de menor calidad con una relación diferente de cal / puzolana, ya que sus requerimientos para resistencia al agua, son algo periferiales. Los contenidos de cal, fueron fácilmente distinguidos en los análisis de microscópica óptica. Fue posible distinguir lo componentes cálcicos y los agregados por medio de la petrografía de las secciones delgadas de los morteros. Se distinguieron bordes bien definidos de los agregados del mortero así como los compuestos de cristales de calcita. La imagen MEB demuestra que el alto contenido de compuestos de cristales de calcita (CaCO3) formando una estructura porosa. La estructura de calcita con una gran superficie sugirió el uso de un reactivo derivado de cal. La ausencia de portlandita (Ca(OH)2 y la abundancia de picos de calcita CaCO3 en los análisis de DRX e EI‐FT indica la carbonatación total de los morteros.

Los análisis DRX del contenido de los agregados de los morteros de piedra y ladrillo demuestran una gran cantidad de impurezas, tales como SiO2 y MgO fue menos del 5%. Por lo tanto la cal usada como unión en estos morteros era seguramente de un contenido alto de cal de calcio. De los agregados.


J. A. Bedolla 123

El contenido promedio de agregados de los morteros de de cal variaron entre 29.5% y 49.3%. En muchas muestras el porcentaje de agregados medianos (500‐250μm) y agregados finos (≤250μm) (M+F) forman la mayor parte de los morteros. Se demuestra con los análisis de microscopia óptica de las secciones analizadas que agregados de tamaño mediano y rasposo, están compuestos de piedra arenisca y fragmentos de roca metamórfica. Se observaron algunos minerales de mica, cuarzo y feldespatos. La matriz estaba compuesta de minerales finos opacos, distribuidos homogéneamente con la unión de calcita. También se notó que la matriz tenía agregados ásperos con buena adhesión. La composición mineral y química de los agregados finos y sus propiedades puzolanicas fueron determinados por los resultados combinados de varios análisis, dadas las dificultades inherentes de la examinación de minerales opacos finos en mezclas complejas. Los trazos de agregados finos (de ≤45μm) demuestran una típica banda ancha de puzolana a 0.41nm demostrando su presencia dominante junto con el cuarzo. Los altos contenidos de sílice en las muestras preparadas de los agregados de ≤45 µm, sobre todo en las del almacén de agua, encontrados con el análisis de EDX también demuestran restos de puzolana, lo cual indica que los agregados finos fueron previamente seleccionados de acuerdo a los estándares de ahora.

La medición de la actividad puzolánica que se obtuvo fue por encima de 1.20 mS/cm, lo cual en actualidad se considera por debajo del límite de buena puzolanicidad.

El uso de agregados puzolánicos, los cuales se observaron de manera amorfa, tuvieron un rol importante llevando a los morteros a la formación de hidrato de silicato de calcio (H‐S‐C) y a la formación de la polimerización de sílice (30.32 ‐34) mientras que los agregados mas ásperos, en especial los feldespatos hacen la labor de evitar que se sufran ataques alcalinos durante la carbonación de cal.

La fase H‐S‐C (hidrato de silicato de calcio), no se pudo detectar en el DRX por tener picos marcados de calcita. Pero se pudieron obtener artificialmente por la reacción de los agregados finos con solución agregada de hidróxido de calcio. La formación de H‐S‐C en 8 días fue otra evidencia de puzolanicidad de los agregados finos en los morteros (37.38). Lo anterior nos da indicios de establecer que los morteros con hidrato de silicato de calcio (H‐S‐C) a lo largo del tiempo se transforman en sílice y calcita, sin embargo, no queda totalmente comprobado con las pruebas realizadas.

3.2.5. Propiedades físicas y mecánicas.

3.2.5.1. Propiedades físicas La densidad del cuerpo de los morteros de cal oscilan en un rango de 1.76 ‐ 1.43 g/cm3 y con una porosidad entre los 33.2% y 43.8% respectivamente. Cuando se comparan con el mortero de cemento de Portland, estos morteros históricos se pueden definir como morteros ligeros de baja densidad y de alta porosidad, esto según las normas ASTM C144 – 04, ASTM C109/C109M ‐ 08. La información de las características del tamaño del poro de los morteros se obtuvo por medio de una examinación microscópica óptica. El secciones delgadas se vieron poros grandes y abundantes y algunas cuarteaduras finas así como poros capilares que fueron sellados por la re‐cristalización de la calcita. La eliminación de tales grietas y capilares, por este fenómeno parecían ser una ventaja para la durabilidad de los morteros.

3.2.5.2. Propiedades mecánicas La fuerza compresiva uniáxial del los morteros a prueba en estado seco, estuvieron en un rango de 25 a 60 kg/cm2 y sus módulos de elasticidad estuvieron en un rango de 1.068 a 2.693 kg/cm2. Estos valores son similares a los morteros puzolánicos que se han estudiado en otros edificios históricos. Una clara distinción entre las propiedades del mortero.


124 J. A. Bedolla

El factor de durabilidad se encontró que estaba en un rango de 67 a 89 para los morteros históricos en donde los estándares de las normas califican a los morteros por debajo de 60 como de una mala durabilidad del material. De acuerdo a estas normas, casi todos los morteros estudiados estaban en un rango entre satisfactorio a excelente, en cuestión de la durabilidad.

La examinación de estos morteros, nos dieron información importante sobre la tecnología de los morteros en la época romana, esto según las propiedades de las materias primas y durabilidad basado en propiedades físicas y mecánicas. La cualidad más prominente de esos morteros, fue su fuerza mecánica considerable, a pesar de la baja densidad de contenido en su matriz y alta porosidad. Las características de la materia prima, tuvieron un papel muy importante en esto, en particular la puzolana que se encontró en fragmentos importantes de los componentes de los agregados finos. Los agregados grandes y medianos se consideraban piedra caliza, fragmentos de piedra metamórfica, cuarzo, feldespatos, y minerales de mica. Se concluye, que la puzolana utilizada no se derivo de los agregados gruesos, sino que se añadieron separadamente al mortero. Con las pruebas realizadas se tuvieron los indicios de que el uso de cantidades concentradas de cal con agregados puzolánicos pudieron prevenir ataques de alcalinidad y haber llevado a la formación de H‐S‐C (hidrato de silicato de calcio), así como los contenidos de sílice eficientemente que proporcionaron suficiente fuerza mecánica y durabilidad para los morteros.

3.3. Caracterización de la cal

Como se ha mencionado a lo largo de los capítulos anteriores, las cales pueden dividirse en dos grandes categorías en función de la proporción de arcilla: Aéreas e Hidráulicas. Las cales aéreas; así llamadas porque el fenómeno de carbonatación no puede darse más que en presencia de aire (de ahí la lentitud del fraguado y la posibilidad de conservación de grandes cantidades de cal apagada), las cuales se subdividen en dos calidades: a). La cal grasa, resultante de la calcinación y apagado de la caliza pura, o con 0,1 a 1 % de arcilla y b). La cal magra, resultante de la calcinación y apagado de caliza, con 2 a 8 % de arcilla. Este tipo de cal está producida a partir de calizas más o menos puras, de las que, mediante la operación de cocción, se obtiene la cal viva, la cual está compuesta, fundamentalmente, por óxido de calcio. Al añadir agua a la cal viva se obtiene la cal apagada, compuesta principalmente por hidróxido de calcio. Cuando la cal aérea tiene, como máximo, un 5 % de óxido de magnesio, se llama cal grasa. Si contiene más de un 5 % de óxido magnésico, toma el nombre de cal dolomítica, cal gris, cal árida o cal magra Las cales hidráulicas: deben su nombre al hecho de que el fraguado puede efectuarse en entorno acuoso; es decir, un mortero fresco aún, aglomerado con cales de este tipo, puede sumergirse tras haberle dado forma sin que su endurecimiento se vea interrumpido. Este tipo de cal Se consigue de rocas calizas que contengan más de 8 % de arcilla. En general podríamos resumir que este tipo de cales durante siglos se había considerado como caliza impura, no adecuada para la fabricación de la cal, la que contenía arcilla. Pero, a mediados del siglo XVIII, se observó en Inglaterra, que algunas cales, fabricadas con estas calizas con arcilla, producían unos morteros más resistentes que los fabricados con cales puras. Además, se comprobó que dichos morteros fraguaban bajo el agua, cosa que no ocurría con los morteros de cal aérea. Fue Vicat, en la segunda década del siglo XIX, quién definió la teoría de la hidraulicidad, afirmando que, cuando la caliza contiene una cierta proporción de arcilla íntimamente mezclada, da lugar, por cocción, a


J. A. Bedolla 125

una cal hidráulica. Incluso llegó a fabricar una cal hidráulica artificial mezclando la arcilla y la caliza y cociendo después dicha mezcla, y es a partir de este momento en el que ya puede hablarse de cales aéreas y cales hidráulicas. Puede definirse la cal hidráulica como el material pulverulento e hidratado, obtenido al calcinar calizas que contienen sílice y alúmina, a temperatura casi de fusión, para que se forme el óxido de calcio libre necesario para permitir su hidratación y al mismo tiempo, deje cierta cantidad de silicatos de calcio deshidratados que dan al material sus propiedades hidráulicas. De esta última categoría es de donde se desprende la cal comercial actual denominada cal hidratada, la cual es una especie química de hidróxido de calcio, con una base fuerte formada por el metal calcio unido a dos grupos hidróxidos. El óxido de calcio al combinarse con el agua se transforma en hidróxido de calcio, y el contenido en sus arcillas de silicatos en hidróxido de silíceo.

3.3.2. Diferencias entre cal hidratada (envasada) y cal apagada. 3.3.2.1. Cal hidratada.

En realidad las primeras fases de la obtención de la cal son similares entre una y otra, la extracción, el triturado o molienda y el calcinado forman parte del mismo proceso en ambas, obteniendo como material resultante de estás primeras fases, la cal viva. Obtenida la cal viva, se puede proceder a una producción o fabricación de cal hidratada o hidróxido de calcio, proceso que requiere de una molienda previa de la cal viva para su posterior pre hidratación como 1ª etapa del apagado de la cal mediante la inyección de cantidades precisas de agua respondiendo a dosificación según balance químico de reacción y bajo condiciones térmicas específicas atendiendo a lo exotérmica de la reacción mencionada. Una 2ª Etapa consiste en el tratamiento del material resultante en un "HIDRATADOR" donde se concluye la reacción y formación del compuesto químico resultante Ca (OH)2, (Hidróxido de Calcio).

3.3.2.2. Cal apagada (artesanalmente) Como se menciono anteriormente, las primeras fases de la obtención de la cal son las mismas, sin embargo, en este tipo de cal, en el proceso de apagado es importante el periodo de reposo de la cal una vez que se hidrata, ya que como veremos la comprobación más adelante, la cal cuanto más añeja gana en finura, plasticidad, capacidad de retención de agua por tanto en rendimiento o volumen de la pasta y mejores características mecánicas. Para el apagado de la cal se suele realizar en pilas rusticas o artesas metálicas, la primera pila totalmente limpia se llena de agua en proporción a la cal que se apagara, seguidamente se vierte la cal viva por toda la pila, que al contacto con el agua empieza el proceso alcanzando de los 70 a los 80 ºC, para evitar que se pegue a la pila hay que ir agitando o moviendo continuamente hasta que la masa adquiera consistencia. Después se pasa a pilas de reposo, pasando la cal por un tamiz donde se irán depositando el caliche o fragmentos no calcinados. Aquí debe reposar durante al menos de 3 a 6 meses antes de ser utilizada para realizar morteros. Mientras reposa absorberá el agua de la capa que tendrá por encima y formara una costra cristalizada para impedir que se evapore el agua. La característica más importante de este tipo de cal, es que una vez puesta en obra va endureciéndose o carbonatándose poco a poco, hasta convertirse en una costra pétrea que se hace cada vez más resistente. En este proceso de recarbontatación de la cal al entrar en contacto con el aire se transforma en carbonato de calcio, es decir, retorna a ser piedra. Por eso por su perfecta estabilización, la ausencia de retracción y la


126 J. A. Bedolla

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Gráfico 11. Diagrama de flujo

Cal Viva Cal Hidratada

Como podemos ver, las características de fabricación de ambas cales varían en su proceso (gráfico 11), creemos que la cal hidratada embasada pierde las cualidades mecánicas de la cal apagada ya que al momento de interrumpir su hidratación, detiene la carbonatación natural del hidróxido de calcio, motivo por el cual no llega a ser una roca aplicada en los morteros.

3.4. Caracterización de la cal apagada artesanalmente Es sin duda alguna que en nuestros días el uso de mortero de cemento‐arena en las actividades de restauración de nuestro patrimonio cultural edificado ha quedado más que demostrado que perjudica más de lo que ayuda. El uso de morteros de cal ha resurgido como mejor opción para la restauración, sin embrago es hasta el momento que los especialistas vivimos en un mundo de romanticismos, utilizando recetas y técnicas constructivas por herencia, sin demostrar científicamente la realidad, verdad o mito de muchas de estas tradiciones. Una de estas tradiciones es el uso de morteros elaborados a base de cal apagada, tradición que muy poca gente sabe el tratamiento y requisitos que se deben de seguir para la obtención de una buena cal para restauración. Una de tantas preguntas que se hace en el campo es ¿Por qué el prolongado tiempo de apagado de la cal?, que beneficios se obtienen al apagara la cal por mucho tiempo? Entre otras muchas que sin respuesta y más por uso y costumbre se tratan de seguir como lo establecen los tratados. En este apartado tratara de explicar y comprobar la técnica del apagado prolongado de la cal como requisito de un buen material para morteros. Las cales aéreas son conglomerantes, compuestas en casi su totalidad de hidróxido de calcio, que con un cierto grado de humedad y entrando en contacto con el aire, se llegan a combinar con el CO2

de este para

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J. A. Bedolla 127

A manera de una breve introducción y recordando lo ya dicho anteriormente, las características físico mecánicas de la cal en los morteros se obtiene por a través del procesos químico de carbonatación. La carbonatación es el proceso siguiente al apagado de la cal, y este sucede cuando el hidróxido de calcio, en particular la portlandita (Ca(OH)2) reacciona con el anhídrido carbónico atmosférico (CO2) para formar el calcio significativamente más fuerte y menos soluble que el carbonato o calcita (CaCO3). Para que pueda ocurrir la carbonatación, la presencia de agua es esencial, ya que este el medio que se requiere para la disolución de. Para que este proceso químico pueda darse, es decir que el CO2 acceda al Ca(OH)2 y se disuelva, puede haber cinco fases involucradas: 1. la difusión de CO2 gaseoso a través de los poros del mortero; 2. la disolución del CO2 en el agua del poro; 3. la disolución de Ca(OH)2 en el agua del poro; 4. el equilibrio químico de CO2 disuelto en el agua del poro; 5. la precipitación de CaCO3. Entendido de esta manera podríamos decir que un mortero elaborado con cal apagada tendría el problema que en su interior la velocidad de carbonatación seria lenta, según las condiciones ambientales.

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253 Torraca G. Porous, “Building materials science for architectural conservation”. International Centre For The Study Of The Preservation And The Restoration Of Cultural Property; 1981. p.64 - 66.

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130 J. A. Bedolla

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3.4.2.1. Aglutinante (Cal apagada). Ya obtenido el aglutinante hidratado y con una edad considerable, se obtuvieron muestras para obtener el informe de calidad de este material y proceder a la toma de muestras (tabla 13): Pruebas realizadas a la cal apagada (aglutinante) Resultados

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Tabla 13. Informe de calidad del aglutinante hidratado

Proceso de toma de muestras. Para la obtención de las muestras a analizar de la cal apagada, estas se extrajeron a diferentes edades de hidratación durante el proceso de apagado, se extrajeron 10 muestras en total a los 7 días, 14 días, 21 días, 28 días, 60 días, 90 días, 120 días, 150 días, 180 días, 210 días, de edad, con la finalidad de analizar los cambios químicos y físicos en diferentes momentos de su periodo de hidratación. Las muestras se tomaron generalmente de la parte inferior de la pileta, colocando la pasta húmeda en cajas petri para su traslado al laboratorio a realizarle los diferentes análisis correspondientes.

3.4.2.2. DRX (Difracción de rayos X) Los análisis cuantitativos de la Difracción de rayos X, muestran la hidratación del óxido de calcio de manera continua conforme el periodo de apagado se va prolongando. En el gráfico 12, se muestra el difractograma de los resultados de los primeros 28 días, en los cuales existe aun, una clara evidencia del alto contenido de calcita en las muestras. Y no es sino hasta la ultima muestra de esta serie (gráfico 13) en que se comienza a ver un ligero cambio en el porcentaje contenido de portlandita.

J. A. Bedolla

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2

Position [°2Theta]

0

Ca

( O

H )

2

Ca

( C

O3

)


a de cal apagada t

cción de rayosje contenido de calcio (CaC

rmente respeo de calcio (Ca es la carbonnte a travése conforme se

a de cal apagada t

40

K (

Fe

3 (

S O

4 )

2 (

O H

)6

);

Ca

( C

O3

)

Cu

4 F

e Z

n S

n2

S8

K (

Fe

3 (

S O

4 )

2 (

O H

)6

);

Ca

( C

O3

)

40

Ca

( C

O3

)

Ca

( C

O3

)

Ca

( C

O3

);

Ca

( O

H )

2


tomada con una e

s X de las prude hidróxidoCO3).

ecto a las faseCaO) pasa a natación o cadel tiempo ee incrementa

tomada con una e

50

Ca

( O

H )

2;

Ca

( C

O3

)

Ca

( C

O3

)

Ca

( O

H )

2

Ca

( O

H )

2

Cu

4 F

e Z

n S

n2

S8

; C

a (

O H

)2

50

Ca

( C

O3

)

Ca

( O

H )

2

Ca

( O

H )

2

Ca

( O

H )

2

C(

CO

3)


Portlan

Calcita

Edad d

dad de envejecim

uebas en las mo de calcio (Ca

es de la cal, qla fase de hrbonato de ceste proceso el tiempo de

Portla

Calcita

Edad d

dad de envejecim

K (

Fe

3 (

S O

4 )

2 (

O H

)6

);

Ca

( O

H )

2

Ca

( C

O3

)

Ca

( O

H )

2

eterioro.

ndita

a

de apagado

miento o apagado d

muestras sigua(OH2)) y com

queda claro qidróxido de ccalcio (CaCO3) de transicióe hidratación.

ndita

a

de apagado

miento o apagado d

J. A.

90%

10%

28 dias

de 28 días

uientes, se obmo va aumen

que una vez qcalcio (Ca(OH). En los diagn de portlan.

84%

16%

60 dias

de 60 días

. Bedolla

bserva tando

que la H2)), o ramas dita a

J. A. Bedolla

1

0

100

400

900

m3c

1

0

100

400

900

m6c

0

100

400

900

M10C

Gráfico 17. Difr

Gráfico 18. Difr

Gráfico 19. Difr

0 20

Cal

cium

Hyd

roxi

de;

Ca

( O

H )

2

0 20

Ca

lciu

m H

ydr

oxid

e; C

a (

O H

)2

20

Po

rtla

ndite

, s

yn;

Ca

( O

H )

2

Ca

lcite

; C

a (

C O

3 )

ractograma de mu

actograma de mue

actograma de mue

Position [°2T

30

Cal

cium

Car

bona

te;

Ca

( C

O3

)

Cal

cium

Hyd

roxi

de;

Ca

( O

H )

2C

alci

um C

arbo

nate

; C

a (

C O

3 )

Cal

cium

Car

bona

te;

Ca

(C

O3

)

Position [°2T

30

Cal

ciu

m C

arbo

nate

; C

a (

C O

3 ) C

alc

ium

Hy

drox

ide;

Ca

( O

H )

2C

alc

ium

Ca

rbon

ate

; C

a (

C O

3 )

Position [°2T

30

Por

tland

ite,

syn

; C

a (

O H

)2

Cal

cite

; C

a (

C O

3 )

Por

tlan

dite

, sy

n; C

a (

O H

)2

Caracterización m

uestra de cal apaga

estra de cal apaga

estra de cal apaga

Theta]

40C

alci

um C

arbo

nate

; C

a (

C O

3 )

Cal

cium

Hyd

roxi

de;

Ca

( O

H )

2

Cal

cium

Car

bona

te;

Ca

( C

O3

)

Cal

cium

Car

bona

te;

Ca

( C

O3

)

Theta]

40

Ca

lciu

m H

ydr

oxid

e; C

a (

O H

)2

Cal

cium

Car

bon

ate;

Ca

( C

O3

)C

alci

um

Hyd

roxi

de;

Ca

( O

H )

2

Cal

cium

Car

bon

ate;

Ca

( C

O3

)

Theta]

40

Cal

cite

; C

a (

C O

3 )

Ca

lcit

e; C

a (

C O

3 )

Cal

cite

; C

a (

C O

3 )


ada tomada con u

ada tomada con un

ada tomada con un

50

Cal

cium

Car

bona

te;

Ca

( C

O3

)

Cal

cium

Hyd

roxi

de;

Ca

( O

H )

2; C

alc

ium

Car

bon

ate;

Ca

( C

O3

)

Cal

cium

Car

bon

ate

; C

a (

C O

3 )

Cal

cium

Hyd

roxi

de;

Ca

( O

H )

2

50

Cal

ciu

m C

arb

onat

e; C

a (

C O

3 )

Cal

cium

Car

bona

te;

Ca

( C

O3

); C

alc

ium

Hy

drox

ide;

Ca

( O

H )

2

Cal

ciu

m C

arbo

nate

; C

a (

C O

3 )

Ca

lciu

m H

ydr

oxid

e; C

a (

O H

)2

50

Ca

lcit

e; C

a (

C O

3 )

; P

ort

land

ite,

syn

; C

a (

O H

)2

Ca

lcit

e; C

a (

C O

3 )

Por

tland

ite,

syn

; C

a (

O H

)2

gada y agregados

P

C

E

una edad de enveje

P

C

E

na edad de enveje

P

C

E

na edad de enveje

Cal

cium

Hyd

roxi

de;

Ca

( O

H )

2

Cal

cium

Ca

rbon

ate

; C

a (

C O

3 )

Cal

cium

Ca

rbon

ate

; C

a (

C O

3 )

Cal

cium

Hyd

roxi

de;

Ca

( O

H )

2

Ca

lciu

m H

ydro

xid

e; C

a (

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)2

Cal

cium

Car

bon

ate;

Ca

( C

O3

); C

alc

ium

Hy

dro

xide

; C

a (

O H

)2

Ca

lciu

m C

arbo

nat

e; C

a (

C O

3 )

Cal

ciu

m H

ydro

xide

; C

a (

O H

)2

Por

tland

ite,

syn

; C

a (

O H

)2

Ca

lcite

; C

a (

C O

3 );

Por

tland

ite,

syn

; C

a (

O H

)2

Ca

lcit

e; C

a (

C O

3 )

Por

tlan

dite

, sy

n; C

a (

O H

)2

Portlandita

Calcita

Edad de apagado

ecimiento o apaga

Portlandita

Calcita

Edad de apagado

ecimiento o apaga

Portlandita

Calcita

Edad de apagado

ecimiento o apaga

78%

22%

90 dia

ado de 90 días

77%

23%

120 di

do de 120 días

72%

28%

150 d

do de 150 días

133

as

ias

dias

Sy

g

134

Gr

Gr

Las siguientealmacenada ocomo base provocando u

Desde un pude portlandituna recarbonde su produc

Se realizo uny cualquier patmosfera degrados centíg

10

0

100

400

900

M11C

20

0

100

400

Por

tlan

dite

, sy

n;

Ca

( O

H )

2

M8C

ráfico 20. Difractog

ráfico 21. Difractog

es pruebas fuo envejecida los resultadouna sediment

nto de vista mta y fueron dnación parciación. Estos an

análisis termposible descoe aire calientgrados.

20

Por

tland

ite,

syn;

Ca

( O

H )

2

Cal

cite

; C

a (

C O

3 )

30

Cal

cite

; C

a (

C O

3 )

Ros

iaite

; P

b (

Sb2

O6

)

Por

tlan

dite

, sy

n; C

a (

O H

)2

Ca

lcite

; C

a (

C O

3 )


grama de muestra

grama de muestra

ueron realizabajo el agua os de sedimtación lenta y

mineralógico etectadas bal de la portlanálisis minera

mogravimétricmposición tete (100mk/m

Position [°2Theta]

30

Por

tlan

dite

, s

yn;

Ca

( O

H )

2 Cal

cite

; C

a (

C O

3 )

Por

tland

ite,

syn;

Ca

( O

H )

2

Position [°2Theta]

0

Cal

cite

; C

a (

C O

3 )

Per

ovs

kite

(La

, C

u, T

i),

syn;

La2

( (

Cu0

.96

Ti1.

04 )

O6

)

Por

tlan

dite

, s

yn;

Ca

( O

H )

2;

Ros

iaite

; P

b (

Sb

2 O

6 )

; P

erov

ski

te (

La,

Cu

, Ti

), s

yn;

La2

( (

Cu0

.96

Ti1

.04

) O

6 )

Cal

cite

; C

a (

C O

3 )

; P

erov

skite

(La

, C

u,

Ti),

syn

; L

a2 (

( C

u0.9

6 Ti

1.04

) O

6 )

Cal

cite

; C

a (

C O

3 );

Ros

iaite

; P

b (

Sb

2 O

6 )


a de cal apagada to

a de cal apagada to

das sobre unpor un perioentación dony homogénea

la cal al momajas cantidadendita durantealógicos fuero

co para deterermal de otramin) usando c

40

Ca

lcit

e; C

a (

C O

3 )

Cal

cite

; C

a (

C O

3 )

Cal

cite

; C

a (

C O

3 )

40

;(

);;

()

Ca

lcite

; C

a (

C O

3 );

Ro

siai

te;

Pb

( S

b2 O

6 );

Pe

rov

skit

e (L

a, C

u, T

i), s

yn;

La2

( (

Cu

0.9

6 T

i1.0

4 )

O6

)C

alc

ite;

Ca

( C

O3

); R

osi

aite

; P

b (

Sb2

O6

); P

ero

vsk

ite

(La,

Cu,

Ti),

sy

n; L

a2 (

( C

u0.

96

Ti1

.04

) O

6 )

Por

tlan

dite

, s

yn;

Ca

( O

H )

2;

Ca

lcite

; C

a (

C O

3 )

Cal

cite

; C

a (

C O

3 )

; P

erov

skite

(La

, C

u,

Ti),

syn

; L

a2 (

( C

u0.9

6 Ti

1.04

) O

6 )

Cal

cite

;C

a(

CO

3);

Ros

iaite

;P

b(

Sb2

O6

)


omada con una ed

omada con una ed

na muestra ddo de 6 mesende se agreg

mento de su es de calcitase el almacenaon obtenidos

rminar el conas fases de escélulas de al

50

Cal

cite

; C

a (

C O

3 );

Por

tland

ite,

syn;

Ca

( O

H )

2

Cal

cite

; C

a (

C O

3 )

Por

tland

ite,

syn;

Ca

( O

H )

2

Por

tland

ite,

syn;

Ca

( O

H )

2

Ca

lcite

;C

a(

CO

3)

50

Cal

cite

; C

a (

C O

3 );

Ros

iaite

; P

b (

Sb2

O6

)

Por

tlan

dite

, sy

n; C

a (

O H

)2

Por

tlan

dite

, s

yn;

Ca

( O

H )

2

Cal

cite

; C

a (

C O

3 )

Cal

cite

;C

a(

CO

3);

Per

ovs

kite

(La

Cu

Ti)

syn;

La2

((

Cu0

96Ti

104

)O

6)


Portla

Calcit

Edad

dad de envejecimi

Portla

Calcit

Edad

dad de envejecimi

de cal apagaes en pilas dega agua por

hidratación es (menos del aje, el manejusando la dif

tenido estrucste mineral. luminio, a un

Ca

lcite

; C

a (

C O

3 )

Cal

cite

; C

a (

C O

3 )

Po

rtla

ndite

, sy

n; C

a (

O H

)2

Cal

cite

; C

a (

C O

3 );

Per

ovs

kite

(L

a, C

u,

Ti),

sy

n; L

a2 (

( C

u0.9

6 T

i1.0

4 )

O6

)

Por

tlan

dite

, sy

n;

Ca

( O

H )

2

eterioro.

andita

ta

de apagado

ento o apagado d

andita

ta

de apagado

ento o apagado d

ada artesanale concreto, lor encima de

está compue10%), esto pjo o bien otrofracción de ra

ctural y de hiEl análisis fuen nivel de ca

J. A.

70%

30%

180 dias

e 180 días

40%

60%

210 dias

e 210 días

lmente. La co anterior toml volumen te

sta principalmprobablementos procesos dayos x.

idratación dee obtenido ealentamiento

. Bedolla

al fue mando eórico

mente te por dentro

e la cal en una o de 2

J. A. Bedolla

mayores dcontenidolos demásestas mueellas y pepara favomortero e

Elem

Cal

Las muestLa transfocristales pde la mue El análisiscontenidola muestrespectros

Gráfico 22. Ade cal. La tem

pérdid

de 0.01 % ‐ po de CaO (74.s óxidos mueestras es de brmite un bueorecer la reacestable y dura

mento

3.4.2.3. MEtras de cal quormación quípseudoexagonestra de 150 d

s químico quo de Calcio ena de 28 días . (Grafico 25)

Análisis termogravmperatura (en

oC) f

da de peso (en mg

En debrep Lo pérpér Otry 7ide Finfluo

peso. Los resu6), además destran valoresbuena calidaden moldeo y pcción a la caable.

Tabla 14. Com

SiO2

0.29

EB y análisis que se utilizaroímica de la pnales en la mdías (imagen 3

ue se obtuvon ambas pruecon la mues

vimétrico frente a la g).

Caracterización m

el gráfico 22bido a la pepresenta el 51

anterior demrdida de pesordida de agua

ro mínimo de715° que puentificado por

almente, el orescentes. ultados cuantdel 23.1 de COs menores al d por el pequplasticidad. Larbonación q

mposición global d

Al2O3

0.12

químico on para esta pportlandita pumuestra de 2833 y 34).

o de estas mbas, sin embastra de 150 d


2. Se muestrrdida de agu1.6% de toda

muestra que lao de 10.3% sea estructural d

escenso de undo haber sidr RDX descom

análisis del La deteccióntitativos de eO2 y una muy.4%. Estos dueño tamañoLa composicióque aumenta

de la cal (resultado

Fe2O3

0.06

prueba fuerouede observa8 días (image

muestras (grafargo se muesdías en donde

gada y agregados

ra la pérdidaua añadida ala muestra

a relación dee observo entde la portland

n peso menordo por la prmponiéndose

volumen quín límite parestas muestray pequeña cadatos muestrao de sus partón mineralóg las caracter

os de RXF en % ‐ pe

MgO

1.21

on a 28 días darse en la mn 31 y 32) co

fico 23 y 24stra una supee se observa

a de peso inia la masilla

la cal ‐ agua tre los 400 y 4dita presente

r al 2% fue deresencia de en CaO+CO2.

ímico fue hera un conteas analizadas ntidad MgO an que la caltículas que mica (90% portrísticas física

eso en ppm)

CaO

74.61

de apagado y manera en cóon la conform

4) arrojan coerposición esc la diferencia

icial hasta lode cal. Esta

fue 1:1. Una478°C causade.

etectado entrcalcitas, prev

echo usando enido con enos muestra(1.2) (tabla 1l apagada uti

mejoran la unitlandita), es s – mecánica

Na2O

0.03

150 días de mo se confomación de los

mo resultadocalada del espas de picos d

135

os 110° C cantidad

segunda dos por la

re los 600 viamente

Rayos X lementos n el gran 14). Todos lizada en ión entre casi ideal as de un

apagado. orman los s cristales

o su alto pectro de de ambos

136

Gráfic

Foto 31 y 32.

co 23. Espectro de

Foto 33 y 34


Resultado de la M

l análisis químico

4. Resultado de la


Microscopia electró

efectuado durantea

Microscopia elect


ónica de una mues

e la Microscopia eapagado

rónica de una mue


stra de cal a los 28

electrónica de una

estra de cal a los 1

eterioro.

8 días de apagado

muestra de cal a

150 días de apagad

J. A.

los 28 días de

do

. Bedolla

J. A. Bedolla

Una de lavolumen asedimentasuperficiafunción de Entendienpartícula superficiapor los cisuperficiamedio deentre los g

254 La adsorciabsorción, quentre dos fase255 Lo contrari

Gráfico 24. Es

Gráfico 25. So

3.4.2.4. Áras inquietudeal momento dación del mal y correlacioentro de lo qu

ndo por áreade cualquier l BET (normaentíficos Brul de polvos pl cual se midgases nobles.

ión es un proceso ue es un fenómenoes. El resultado es lio a la adsorción; l

spectro del análisis

bre posición de esde una muestra d

ea superficiaes que surgiede su hidrataaterial en graonar los resuue le otorgab

a superficial, elemento. E para cuantifnauer, Emmepor medio de de la adsorció

por el cual átomo

o de volumen. En la formación de unla eliminación de m

Caracterización m

s químico efectuad15

spectros escalada de cal a los 28 días

l ron al momeción como seandes volúmeltados con eba mejores ca

al espacio en las cienciasficar el área set y Teller). Sun puente món254 y desorc

s, iones o molécuquímica, la adsor

na película líquidamateria desde un m


do durante la Micr50 días de apagado

del análisis químics (color rojo) y 150

ento de trabae menciono eenes de agul resto de lasracterísticas a

en dos dimes duras tambsuperficial de Se utiliza un mediante resición255 del nit

las son atrapadas rción de una sustana o gaseosa en la sumedio adsorbente,

gada y agregados

roscopia electrónio

co efectuado dura0 días de apagado

ajar con la caen el capitulo a origino la s pruebas paa los mortero

ensiones (largbién se le conmateriales eequipo que istencias y gatrógeno, mid

o retenidas en la sancia es su acumuluperficie de un cueusualmente para r

ica de una muestr

ante la Microscopi(Color amarillo)

al apagada, fanterior, estnecesidad dara verificar so de cal apaga

go y ancho) noce como cen estado sólise encarga dases nobles (niendo de est

superficie de un mlación en una deteerpo sólido o líquirecuperar material

a de cal a los

a electrónica

fue el aumento aunado coe comprobarsi cumplía coada.

que ocupa cuantificaciónido, teoría opde determinanitrógeno y hta forma la d

material, en contraperminada superficido. l.

137

nto de su n la lenta r su área on alguna

cualquier del área ptimizada ar el área helio) por diferencia

posición a la cie interfacial

t

t

138

El equipo emCerámicos deHidalgo.

Para esta prude edad y a 4la cal hidratatemperatura aplicación de

Los resultadosuperficial 5 normal. El árexpuesta padisminuyendcomprobar a

Por otro ladotiempo de característica

Por tal razón,pequeñas) folas viscosidadmicroscopia e

mpleado parael Instituto d

Foto 3Inve

ueba (tabla 154 meses de edada y el yesode 50 oC, po

e una mezcla d

Tabla 15. Res

Material

Cal apagada

Cal hidratada (

Yeso

Cemento norm

o que arrojanveces mayorrea superficiara reaccionao el tamaño mayor profu

o, y observanapagado, el as física mecá

, asumimos qorman grandedes de la mezelectrónica (F


a esta pruebade Investigaci

5, 36 y37. Quantaestigaciones Metal

5), se utilizarodad, así comoo, todos por osteriormentede nitrógeno

sultados del anális

(

cal muro)

mal

n estos análir que la cal hal es una forar, puede prde su partícundidad, al pro

ndo las atribuárea superfnicas de un m

ue las partícues aglomeracicla, lo cual taFoto 33 y 34).


a correspondones Metalú

sorb Jr. del Deparlúrgicas de la Univ

on dos muesto otros adhesiduplicado. Lae se utilizo unN2 y helio He

sis de área superfic

Prueba 1 a una edad de 2 m

27.237

4.870

10.076

2.726

sis, muestranidratada de mrma de inferiresentar mayula, o bien auoceso de calc

uciones que lficial aumenmortero de ca

ulas de la cal ones duranteambién podem

.


e a un Quanrgicas de la

tamento de Mateversidad Michoaca

tras de cal en ivos materialeas muestras na porción dee obteniendo

cial a distintos agl

Unidade

meses) (a una

n que la cal manera indusir en su reacyor adhesividumentando sucinación por e

le confiere enta, aspecto al apagada.

apagada con e la preparacimos comprob


ntasorb Jr. deUniversidad

riales Cerámicos dana de San Nicolás

diferentes edes similares ade cal se pue 0.5gr introdo los siguiente

utinantes utilizado

es en m2/g

Prueba 2 a edad de 4 meses

31.914

4.975

7.137

2.773

apagada artestrial y muy pctividad puesdad, muchosu volumen. Eel cual pasa la

l área superfque benefi

una gran áreón de los mobar en las imá

eterioro.

el DepartameMichoacana

del Instituto de s de Hidalgo.

dades de apaa la cal, comosieron a secaduciéndola enes resultados

os en la construcc

s) Promedi

29

4

5

2

esanalmentepor encima qs al presentas materiales Este efecto sea elaboración

ficial, observacia en su t

ea superficial orteros, aumeágenes obten

J. A.

ento de Matede San Nico

agado, a dos mo lo fue el cemar en horno n el equipo p:

ión

io

9.576

4.923

5.038

2.746

presenta unque la del cemr mayor supepueden act

e lo atribuimo de la cal viva

amos que a mtotalidad par

(partículas mentando con eidas de la

. Bedolla

eriales lás de

meses mento, a una para la

n área mento erficie tivarse os, sin a.

mayor ra las

muy esto


J. A. Bedolla 139

3.4.3. De los agregados propuestos.

3.4.3.1. Ceniza volcánica (Tierra de Acámbaro o Jal) como material puzolánico. Las puzolanas se definen como “materiales silíceos o silíceo‐aluminosos”, que por sí mismos poseen poco o ningún valor cementante, pero que finamente divididos y en presencia de humedad e hidróxido de calcio, reaccionan químicamente a temperaturas ordinarias para formar compuestos cementantes de baja solubilidad256. Según su origen, las puzolanas suelen dividirse en dos grandes grupos: el de las puzolanas naturales y el de las puzolanas artificiales. Las puzolanas naturales, cuando son de origen mineral, son generalmente cenizas volcánicas procedentes de erupciones explosivas que han pasado por un rápido enfriamiento. Las puzolanas artificiales por su parte, se obtienen a partir de la calcinación de rocas arcillosas o esquistosas o de subproductos industriales, que involucran altas temperaturas257. La acción puzolánica ha sido reconocida en todo el mundo desde la antigüedad, como se ha establecido en los capítulos anteriores. Cuando se adiciona puzolana a la cal hidratada, pueden generarse ventajas o desventajas en las resistencias mecánicas (compresión y tensión) y en la durabilidad (resistencia al intemperismo), características que dependen de la naturaleza de la puzolana y de la proporción utilizada258. La puzolana suele mezclarse con el hidróxido de calcio de la cal hidratada, para dar a ésta propiedades hidráulicas de las que antes carecía. El material utilizado es de la región de Acámbaro, conocida como Jal o tierra de Acámbaro, procedentes del Banco de el chemizal en Acámbaro, Guanajuato con coordenadas geográficas 100º30’06” y 101º00’00” de longitud oeste al meridiano de Greenwich, y a los 19º55’42” y 20º12’16” de latitud norte. Para esta investigación, las cenizas volcánicas fueron tamizadas y la manera de activarlas fue la eliminación de sobre‐tamaños, únicamente se adicionaron las cenizas que pasaron malla 200 ASTM. Los resultados de la difracción de rayos X nos muestra que la muestra de puzolana utilizada, forma una banda difusa localizada en 2’ = 24º (gráfico 26). Este valor, conjuntamente con la forma de la banda difusa que constituye259, puede ser utilizado de manera ventajosa como parámetro de identificación de la procedencia de esta puzolana en particular.

256 ASTM Fly ash and other pozzolans for use with lime. American Society for Testing and Materials, 1997. p (593)- 1. 257 Callejas, J., Las Puzolanas. 1a Edición. 7. Monografías del Instituto Eduardo Torroja de la construcción y del cemento, España, 1969, p.

11. 258 Idem. P.17 259 Sagrera, Moreno., Identificación de puzolanas naturales, cenizas volantes y similares por DRX. Ciclo de conferencias sobre las puzolanas naturales,

cenizas volantes y similares en la construcción. Revista: Cemento y concreto, 1988, pp. 1-5.

f

140

Gráfico 26. D

Podemos defunción, sin eefecto puzoláInforme técn

P

P

P

A

D

C

S

M

T

%

E

M

Difractograma de c

cir en esta aembargo, hacánico buscadico de la calid

Pruebas realizadas

Peso volumétrico s

Peso volumétrico s

Absorción

Densidad

Colorimetría

Sedimentación

Material que pasa

Terrones de arcilla

% de grava en la m

Equivalente de cen

Modulo de finura

Foto 38.


ceniza volcánica (p

Gráfico 27. D

apartado, que falta un mao. dad del agrega

seco suelto

seco varillado

por la malla no. 20

uestra

niza

Tabla 17. Infor

Prueba de colorim


puzolana)

Difractograma de

e el agregadayor estudio d

ado de ceniza

00

rme técnico de cali

metría en ceniza vo


ceniza volcánica (t

do utilizado cde su compor

a volcánica (Ti

Muestra si

No r

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olcánica

Tabla 16

MgO

Al2O3

SiO2

Na2O

K2O

CaO

Fe2O3


tierra de Acambar

como elemenrtamiento en

ierra de Acám

in lavar, no. De co

rebasó la marca de

de ceniza volcánic

Foto 39. Prue

6. Composición quí

A1

0.32

12.25

74.08 7

3.15

6

1.06

3.15

eterioro.

ro)

nto puzolánlos morteros

mbaro) (tabla

Resu

1.314 g

1.40 g

1

lor (C. Colorimetrílim

e 444 ml, por lo taacep

19

2.

7

ca

eba de Sedimentac

ímica de la ceniza muestras

A2 A3

0.3 0.24

12.28 12.47

73.66 73.44

3.3 3.28

6.03 5.72

1.31 1.21

3.12 3.63

J. A.

ico cumple c para corrobo

17).

ltados

gr/cm3

gr/cm3

0.07%

2.14

a) 2.0, mite 3

nto es ptable

.467%

095 %

0.0 %

2.82%

1.46

ción

volcánica utilizada

A4 PROM

0.19

12.31

73.55

3.15

5.97

1.23

3.6

. Bedolla

con la orar el

a en las

EDIO

0.2625

12.3275

73.6825

3.22

5.93

1.2025

3.375

J. A. Bedolla

El límite dobteniendsiendo estmaterial sespecifica

Los agregconcreto ykm carretSuelos260, slos finos mayoría dmenores sueltos e iígneas extintemperi

Agm

Ag

260 Juárez BaSéptima Reim

de plasticidaddo resultadoste un materiase realizaron s para especí

3.4.3.2. Aggados pétreoy mortero. Latera Morelia‐se dividen enson los retende sus partícua 100 mm dincoherentestrusivas, de lzados, sin pre

gregado fino.menores de 5 m

gregado grue

dillo, E. y Rico R

mpresión, 1981, pp

d de la cenizas favorables l apto para subajo las nomenes de cen

Foto 40‐44. Prue

gregados pétrs son aquellas arenas de lQuiroga. Losn suelos, finosnidos en maulas menoresde diámetro. y de estructuos aparatos vesencia de m

.‐ lo constituymm.

eso.‐ consiste

Rodríguez, A., Mep. 34-49

Caracterización m

a volcánica sede índice deu uso en mortrmas de los niza volcánica

eba de plasticidad (

reos. os materialeos morteros agregados ps y gruesos. Llla 200 y qus de 5 mm; loLos agregadoura cristalina.volcánicos cirinerales acce

ye la arena na

en una grava

ecánica de Suelos


e obtuvo pore plasticidad, teros. Las prumorteros, lo

a.

(Limite de Atterbe

s teóricamenen estudio prpétreos, segúLos suelos soe pasan la mos gruesos soos pétreos se. Los agregadrcundantes asorios como

atural o pied

a o piedra trit

I, Fundamentos d

gada y agregados

r medio de lacontracción

uebas de tenso anterior po

erg) realizado a la c

nte inertes qrovienen del ún SUCS, Siston los materiamalla No. 4 Aon los materie pueden dedos pétreos loa la ciudad. Earcillas.

ra triturada s

turada cuyas

de la Mecánica de

as prueba delineal y con

sión, compresor no contar

ceniza volcanica

que se utilizaBanco Joyitasema Unificadales que pasaASTM, llamadiales retenidoefinir como eocales finos fustas arenas s

siendo la may

s partículas so

e Suelos, Ed. Limu

e límites de Antracción volusión y flexión r con especif

an en las mes, localizado edo de Clasifican la malla 20dos arenas, sos en la mallael conjunto dueron andesitson pétreos s

yoría de sus p

on mayores a

usa, México, Terc

141

Atterberg, umétrica, para este ficaciones

ezclas de en 0+014 cación de 00 ASTM, siendo la a No. 4 y de granos tas, rocas sanos, no

partículas

a 5 mm. Y

cera Edición,

o

SAAA

2

N

142

predo

Este agregadambas. De pcomentaba “o blandas, es

En la actualidindicados en

La granumallas Nº

El agrega

En términos desintegracióde rocas, redestratos aluvproducidas partificiales.

Se clasifican sArena Fina Arena MediaArena Gruesa

261 Navarro SáncheNicolás de Hidalgo

ominan entre

Foto

do, actualmepreferencia s“el árido debequistos, pizar

dad, este elemla ASTM D75

ulometría seleº4, Nº8, Nº16

ado no deberá

locales el agón natural deducidas por feviales y médaor acción me

según: 261 0.

0.a 2.

ez Luis Manuel, Wo, México, 2000, p


e 9.5 mm y 38

Foto 45‐47.

o 48‐50. Determin

nte puede cosus partículaerá estar librerras, álcalis, m

mento debe e, 2000. Toma

eccionada de6, Nº30, Nº50

á retener más

gregado come las rocas. Tenómenos manos o que secánica artific

05 a 0.5 mm5 a 2.0 mm. 0 a 5.0 mm.

Wilfrido Martínez M

. 117-120


8 mm

Determinacion de

acion de la contra

onsistir de aas serán de e de cantidadmateria orgán

estar regido pando como m

eberá ser pr0 y Nº100 de l

s del 45% en

mún utilizado También se decánicos, natse forman encial, las prime

.

Molina, José Anton


el limite plastico de

ccion lineal y volum

arena naturalperfil angula

des perjudicianica, sales, u

por normas, dmuy recomend

eferentemenla serie de Ty

dos tamices c

es la arena define la areturales acumn in‐situ por ras son las ar

nio Espinosa Mandu


e la ceniza volcanic

metrica de la ceniz

l o manufactar, duro, coales de polvo,otras sustan

deberá estar dable lo sigui

nte continua,yler.

consecutivos

volcánica, mena como el culados por lodescomposicrenas natural

ujano., Análisis de

eterioro.

ca

za volcanica

turada, o unompacto y reterrones, pacias dañinas.

graduado deente:

, con valores

cualesquiera

material fino conjunto de pos ríos y corrición; o el coes; y las seg

e materiales, Unive

J. A.

a combinacióesistente, Vitrtículas escam”

entro de los lí

s retenidos e

a.

proveniente partículas o gientes acuíferonjunto de pgundas, las a

ersidad Michoacan

. Bedolla

ón de trubio mosas

ímites

en las

de la granos ras en iedras arenas

na de San

J. A. Bedolla

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écnico de la c

Pruebas realiza

Peso volumétr

Peso volumétr

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Equivalente de

Modulo de fin

T

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adas

rico seco suelto

rico seco varillado

n

pasa por la malla n

rcilla

la muestra

e arena

ura

Tabla 18. Informe t

Caracterización m

regado volcán

o. 200

técnico de calidad

Foto 51‐53. Pru


nico (Arena fi

M

del agregado volc

ueba de equivalen

gada y agregados

na Banco de J

Muestra sin lavar, n

No rebasó la mar

cánico (arena fina,

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Joyitas) (tabla

R

1.2

1.3

no. De color (C. Co2

ca de 444 ml, por

banco Joyitas)

a 18).

Resultados

225 gr/cm3

336 gr/cm3

2.24 %

2.40

lorimetría) .0, limite 3

lo tanto es aceptable

3.60 %

2.48 %

0.0 %

95 %

2.30

143

Capítulo IV. De los morteros propuestos ante los deterioros comunes.

Capítulo IV De los morteros propuestos ante los deterioros comunes

J. A. Bedolla 147

Capítulo IV 4. De los morteros propuestos ante los deterioros comunes.

4.1. Alteraciones y deterioros comunes en los morteros históricos de cal. Si bien hasta el momento, aunque no de manera terminante, se ha hablado de los morteros y de sus aditivos, la finalidad del presente estudio es el encontrar los morteros para la restauración más adecuados bajo la creencia que los aditivos naturales son la mejor opción para las mezclas de los morteros de cal, motivo por el cual es obligado el establecer los agentes de deterioro a los que se van a enfrentar tratando con esto de implementar en sus aditivos y en su elaboración los materiales que les permitan resistir la degradación física y mecánica ante los diversos agentes. La vulnerabilidad de los morteros calcáreos, es debida a su baja cohesión interna, su alta porosidad (factores que les dotan de una alta capacidad de retención de agua), y su escasa resistencia a la cristalización de sales y bajas temperaturas (heladas)262, que en los términos locales no aplicaría. Los factores que influyen en los procesos de deterioro de los morteros, además de su propia estructura, se pueden agrupar de la siguiente manera:

a) Factores físicos entre los que podemos incluir, el viento, las variaciones de temperatura, los ciclos congelamiento‐deshielo y los procesos de cristalización e hidratación de sales.

b) Factores químicos, en este grupo se incluirían todos los procesos que llevan asociada de una

manera directa una reacción química entre el mortero y algún agresor, como pueden ser los procesos de disolución por parte del agua, reacción entre el mortero y los gases contaminantes (CO2 , SO2, NOx, etc.).

c) Factores biológicos, debidos al crecimiento de diferentes microorganismos en el mortero. Estos

procesos llevan implícito un proceso de deterioro químico relacionado con el metabolismo de los microorganismos que producen diferentes ácidos orgánicos e inorgánicos, así como una modificación del pH del medio. Adicionalmente, el crecimiento de organismos con raíces, produce su ramificación, provocando tensiones mecánicas y deterioro del mortero.

d) El agua juega un importante papel en muchos de los procesos de degradación de los morteros,

actuando como medio de transporte de los agentes agresivos, y creando las condiciones favorables para el deterioro.

4.2. Causas físicas como factores en la degradación de los morteros.

4.2.2. Acción del agua. El agua es uno de los principales agentes de alteración de los materiales, ya que sirve de vehículo de transporte de sustancias que pueden reaccionar químicamente con los materiales. Pero también, porque a menudo transporta sales en disolución que al llegar a la superficie de las fábricas, y evaporarse el agua, precipitan por sobresaturación formando las denominadas eflorescencias salinas. Estas manchas superficiales pueden parecer un problema estético menor, pero pueden resultar altamente insolubles y formarse sobre elementos arquitectónicos policromados con graves consecuencias para los bienes culturales. Además, si en vez de producirse sobre la superficie del material, cristalizan en los poros bajo la

262 Martinez Ramirez, Sagrero., Puertas, F., Behaviour of repair lime mortars by wet deposition process, Cement and Concrete Research, Vol. 28 (2), Elsevier Science (Pergamon), Tarrytown (N.Y.), USA, 1998, p. 221.


148 J. A. Bedolla

superficie (las denominadas subflorescencias), se puede producir la fractura de las paredes de los poros, creando un estado de alteración basado en la desvitrificación y pulverización263.

4.2.3. Acción del viento. La acción del viento como agente agresivo hacia los materiales de construcción es una acción puramente mecánica de erosión de los mismos debido a que actúa como agente de transporte de partículas sólidas que impactan sobre la superficie y la erosionan. Por otra parte, la velocidad del viento puede influir en la velocidad de evaporación del agua presente en los morteros, modificando el equilibrio de la disolución de las sales, en el mortero, y favoreciendo su disolución o precipitación.

4.2.4. Variaciones de temperatura. Las variaciones de temperatura pueden producir en los materiales expansiones y contracciones volumétricas y superficiales, que originan cambios de volumen en los mismos. La utilización de diferentes materiales de construcción con distintos coeficientes de dilatación térmica, pueden producir tensiones en el material lo que a su vez producirá fisuras y fracturas en el mismo. Un estudio realizado sobre la expansión térmica de un mortero de cal y otro de yeso264, así como de una piedra dolomítica, dio como resultado que estos materiales en temperaturas próximas a los 100°C, sufren expansión térmica. A partir de esta temperatura, los materiales anteriormente señalados, experimentan contracciones atribuidas a la pérdida del agua de humedad y del agua de cristalización en los mismos. Se señala, así mismo, que a 50°C, la expansión lineal del mortero de yeso es diez veces superior al de la piedra dolomítica.

4.2.5. Ciclos congelamiento y deshielo Aunque éste no es un fenómeno común que se pueda dar en nuestra región, consideramos importante el no dejarla fuera del trabajo. El aumento de volumen específico (9%) producido en el agua al pasar del estado líquido al estado sólido, junto con el grado de saturación del mismo, su estructura porosa y la rapidez y duración del enfriamiento, son los factores principales que influyen en la degradación de los morteros sometidos a bajas temperaturas. Existen diversas hipótesis acerca del proceso de degradación, originado por la disminución de temperatura en materiales que presentan agua en su interior. En general, las diferentes hipótesis se basan en el crecimiento de los cristales de agua sólida (hielo) y el consiguiente aumento de las tensiones en el material que lo rodea, produciendo la formación de fisuras y fracturas en el material. Una de las hipótesis265 supone que la disminución de temperatura produce la formación de un cristal. Si la temperatura permanece baja, el cristal tiende a crecer, alimentándose con el agua obtenida por capilaridad. Esto produce un aumento de la presión sobre la pared capilar, pudiéndose superar la resistencia del mortero y provocando la formación de fisuras.

4.3. Causas químicas como factores en la degradación de los morteros.

4.3.2. Cristalización de sales Las sales solubles disueltas en el agua presente en el interior de los poros del mortero, pueden alcanzar las condiciones adecuadas de concentración, presión, temperatura, humedad relativa, etc., de manera que se verifiquen las condiciones de saturación o sobresaturación, comenzando a formarse cristales de la sal correspondiente en el espacio poroso. Esta precipitación puede producirse hacia el interior de la estructura porosa o sobre la superficie externa.

263 Stambolov T., J. R. J. Van Asperen de Boer, El deterioro y la conservación de materiales porosos de construcción en monumentos, Una revisión bibliográfica, Traducido al Español por Luis Torres Montes, UNAM, México, 1984, pp. 19-20. 264 A. Alacias, J de Frutos; Al.T. Blanco, F. Puertas, The deterioration of mortars in Toledo’s Cathedral: studies on thermal and hydric expansion, 7th International Congress on deterioration and conservation of stone, Portugal, 1992, p. 25. 265 D H. Everett, The Thermodynamics of frost damage to porous solids, Transt. Faraday Society 57, 1981, pp. 1541-1551.


J. A. Bedolla 149

El punto en el que se produce la cristalización266, está determinado por un balance dinámico entre la velocidad de escape del agua desde la superficie y la velocidad de acceso de la disolución a dicho punto. La velocidad de evaporación depende de la temperatura, la humedad relativa y las corrientes de aire locales. La velocidad de acceso de la disolución a un determinado punto depende de su tensión superficial, el radio de los poros, la viscosidad y la distancia entre la fuente de acopio de la disolución y el punto de evaporación. Si la velocidad de acceso de la disolución a la superficie del material es algo superior a la de evaporación, ésta se produce sobre la superficie y da lugar a las características eflorescencias, que no son en sí mismas dañinas, pero que indican que en otro punto está ocurriendo una cristalización interna. Si la velocidad de migración de la disolución, a través de la red porosa del material, no es suficiente para aportar líquido a la superficie, tan rápidamente como se evapora, se desarrollará una zona seca justo bajo la superficie. El soluto es entonces depositado dentro del material, en la interface entre las zonas secas y húmedas, produciéndose exfoliación, descantillados, escamas, ampollas, etc. Si la velocidad de acceso de la disolución es muy lenta respecto a la de evaporación, los depósitos se producen en el interior del material y no se observa deterioro superficial alguno. Las principales sales presentes en los materiales de construcción son carbonatos, cloruros, nitratos, sulfatos y oxalatos de calcio, magnesio, sodio y potasio. Fitzner267 consideran que los cristales crecen preferentemente en los poros más grandes y una vez que éstos están llenos se produce la cristalización en los poros más pequeños conectados con ellos. Señalan además que la presión de cristalización es inversamente proporcional al radio de los poros. Por otra parte Arnold y Zehnder268, indican que el proceso de cristalización de las sales en los materiales de construcción se realiza en cuatro etapas:

a) En la primera etapa, se produce la evaporación y posterior precipitación de las sales en los poros grandes.

b) En la segunda etapa se produce un crecimiento de los cristales, pudiendo exceder en su tamaño al del poro y por lo tanto, crear presiones y tensiones en el interior del poro, lo que puede producir fisuras y fracturas en el mismo.

c) En la tercera etapa, se produce aporte de solución al cristal, a través de las fisuras anteriormente formadas.

d) En la cuarta y última etapa se produce el crecimiento de los cristales adoptando la forma de las fisuras (agujas).

Las sales cristalizan cuando el agua se evapora, pero también cuando disminuye la humedad relativa del ambiente que les rodea. Si la humedad ambiental relativa es superior a la humedad relativa de equilibrio de una disolución salina saturada, el soluto quedará en disolución o la sal cristalina se disolverá.

266 M.T. Blanco Varela, Op. cit., p. 36. 267 E. Fitzner, R. Snethlage, Veber, Zusammenhange Zwischen Salzkristallizationsdruck and Porenradienverteinlung, GP Newsletter 3, 1998, pp. 13-24. 268 A. Arnold and K. Zehnder, Salt weathering on monuments, Workshop: Analytical Methodologies for the Investigation of Damaged Stones, Pavia (Italy), 1990, p. 10.

S

t

T

g

2

2

2

b

150

Sólo si la humsaturada, se producir ciclo

Estos mismosde construccprincipales sa

Los sistemas los valores dede lo que sehumedad rel60%, cristaliz

4.3.3La presencia tanto de los los casos, se

Cabe señalarcaso, deben aalcance el pexpresión271:

Para que se p

En la solubilidde disolventemedio, etc.

Todos estos fen el mortero

La disolucióndisminuyenddel material.

4.3.4El aumento den el deteriocarbonáceas gases, que edisolver a alg

269 Idem, p. 12. 270 Idem, p. 16. 271 Stambolov T., bibliográfica, Trad

medad relativproducirá la os de cristaliz

s autores269, rión, en el quales presente

salinos realee las humedae puede prodativa de equia dicha sal, re

3. Disoluciónde agua en eque se encueproducirá una

que los procalcanzarse lasproducto de

produzca la di

dad de las sale, el pH de la

factores puedo.

n de los coo la resistenc

4. Efectos dede los gases cro de los matque actúan

en presencia guno de los co

J. R. J. Van Aspeducido al español p


va ambiental cristalizaciónación.

realizan un esue indican la s en dichos m

es, presentanades de equilducir en el milibrio del 73.edisolviéndos

n parcial del el mortero, pentran como a modificació

cesos de disos condicionessolubilidad

isolución deb

les influyen ddisolución, ta

den modifica

mponentes cia del morte

e gases contacontaminanteteriales de cocomo catalizde agua pueomponentes d

eren de Boer, El dpor Luis Torres M


es inferior a n de la sal. Es

studio sobre humedad relmateriales.

una mezcla ibrio de las smedio. Por ej.9%. Arnold27

se cuando se

motero. puede produccomponenteón de la estru

lución serán s de presión, de la sal co

M + PS =

be cumplirse qPS ≥

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aminantes. es presentes onstrucción. Ezadores de aleden formar del mortero.

deterioro y la consMontes, UNAM, M


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las principaleativa de equ

de iones, posales puras. Sjemplo, el n0, observó qusobrepasa di

cir la disolucis mayoritarioctura del mat

contrarios a temperaturaorrespondien

A MA = [M] × [A] que: ≥ [M] × [A] tores entre lortícula, la pre

o anterior y p

o, produce uerentes agres

en las áreas uEllo es debidolgún tipo de compuestos

servación de materéxico, 1984, p. 11


relativa de ee variar la hu

es sales solubilibrio necesa

r lo que no sSin embargo, itrato sódicoue cuando la cho valor de

ión parcial deos, como si soterial.

los de cristal, humedad, cnte. Esto qu

os que cabe desencia de otr

producir la di

un aumento sivos, así com

urbanas, ha po, por una pareacciones; ys de naturale

riales porosos de .

eterioro.

equilibrio de lmedad relati

bles presentearia para la c

se pueden apse obtienen

o presenta cohumedad rehumedad rel

e algunos de on impurezas

ización de saconcentracióneda recogid

destacar, la teras sales, la h

isolución de

de la poromo disminuye

producido a srte, a la presy por otra paeza ácida, ca

construcción en m

J. A.

la disolución iva del aire, p

s en los matecristalización

plicar directamvalores indicomo sal puralativa es infeativa.

sus compones; en cualquie

les. En este ún, etc., para qo en la sigu

emperatura, eumedad relat

las sales pres

osidad del mendo la resist

su vez un aumencia de partarte, a los prpaces de ata

monumentos, Una

. Bedolla

salina puede

eriales de las

mente cativos a, una rior al

entes, era de

último que se uiente

el tipo tiva el

sentes

mismo, tencia

mento tículas ropios acar y

revisión

J. A. Bedolla

Podemos producirá

La elevadasodio y poalcalinos a Por otra pácido de parcial de

El carbonadel agua y

En lo queagua, fasetérmica mla degrada La formacuna pátina Dependie

4.4. C Uno de loes el del alo que resinfluenciaeste tipo biológicossecundarisomeramey bacteriaorigina ma

272 Martínez RUniversidad C273 S.J. Haneedegradation o274 B.fl. Polyn275 E.A. Fitzpa276 Duchaufou277 M. RoberOrganics and 278 Idem, p. 35279 L. Lazzarin

considerar qn el deterioro

a) Prib) Se

pac) Fin

a solubilidad otasio, favoreanteriorment

parte, deben calcio (Ca(HCl mortero.

ato ácido a suy de la tempe

respecta al e denominadmuy superior aación del mor

ción de sales a superficial e

ndo del gas, l

Causas biológ

os principales ataque biológspecta al ataq que los micrde material

s. Ambos proos, con la poente el deteras, pueden pranchas anties

Ramírez, Sagrero,Complutense de Mef; J.B. Johnson; of calcareous buildnov, Preruiers stadatrick, Pedology, Aur, Ph. Pedology (Ert; J. Berthelin, RoMicrobes, Capítul

54. ni y M. Laurenzí T

que los prino de los mortmero se prodproduce unara producir lanalmente, se p

del nitrato cecen el que e señalados.

considerarseCO3)2), fase m

u vez está enratura de la d

Csulfato cálcica yeso (CaSOal de la calcitartero, cuando

y su posterioen el materia

la velocidad d

gicas como fa

problemas qgico a los matque biológicooorganismoses, se produocesos prodosterior formioro producidroducir transpstéticas en el

, Ataque biológico

Madrid, Facultad deC. Dickinson; C.

ding stones, Atmosdes de la formationA systematic approEnglish ed. transíatole of Biologicalalo XII, SSSA Spec

Tabasso, Op. cit., p

De los morteros pro

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152 J. A. Bedolla

los tallos penetran en las micro fisuras de la roca, ejerciendo presión sobre la pared, e introduciendo soluciones químicas corrosivas (ácidos carbónico y oxálico). Los materiales artificiales de construcción, pretenden reproducir en la mayor medida posible, las propiedades y características de los materiales naturales. Es por ello que en este tipo de materiales fabricados por el hombre, se producirán también procesos de degradación causados por los microorganismos, similares a los originados en los materiales naturales.280 Señalaremos a continuación, los procesos en los que se ven envueltos los diferentes microorganismos en la degradación de materiales artificiales de construcción, tales como morteros. El proceso de colonización del mortero por los diferentes microorganismos, se ve favorecido por las características del mismo, tales como su composición, porosidad y rugosidad. Estas características, favorecen la retención de agua en el material y el consiguiente crecimiento de diferentes tipos de algas y cianobacterias. Estas últimas, forman una biocapa superficial, similar a una mucosa que favorece la retención de arena y polvo, substrato adecuado para el crecimiento de otros organismos vivos, que pueden llevar incluso al crecimiento de plantas superiores. Las algas, captan calcio y magnesio procedente del mortero y lo incorporan a su metabolismo. La colonización de los morteros por líquenes, supone la creación de una red originada por los tallos de los mismos, que cubren la superficie del mortero. Esta red presenta una doble función, por una parte actúa como una especie de manto que protege al material de otras agresiones tales como la lluvia, el viento, la erosión, etc. Por otra parte, los tallos de los líquenes que crecen hacia el interior del material producen roturas y disgregaciones de los mismos. En estas zonas donde el material se ha eliminado, se favorece la retención de agua que favorecerá el posterior crecimiento de algas y cianobacterias. 281 Las bacterias, son organismos unicelulares, que atacan al mortero debido exclusivamente a procesos químicos derivados de su metabolismo. Así se pueden clasificar en sulfobacterias, nitrobacterias o ferrobacterias, según el tipo de elemento que intervenga en las reacciones a partir de la cual obtengan la energía necesaria para su crecimiento. Las sulfobacterias oxidan el azufre a sulfato, que al combinarse con el calcio del mortero, formará sulfato de calcio. Las nitrobacterias, transforman el amoniaco presente en la atmósfera en nitritos y nitratos, que se combinan con el calcio del mortero, formando nitrato de calcio. Por su parte los hongos, al ser organismos heterótrofos no se desarrollan a partir de sustratos inorgánicos, sin embargo, pueden aprovechar el material orgánico que existe en la superficie del mortero y crecer produciendo daños mecánicos debidos a las microraíces, o producir alteraciones químicas debido a los ácidos orgánicos e inorgánicos y las sustancias quelantes producidas por el citado organismo.282 La mayoría de los procesos de degradación por ataque biológico, llevan asociado un cambio de color de los materiales, originado por los microorganismos que en él han crecido. Es por ello por lo que, en general, las soluciones de eliminación de los mismos, han ido siempre encaminadas hacia la utilización de productos superficiales que a la vez que eliminaban el problema del crecimiento de microorganismos, limpiaban la superficie expuesta a los diferentes agentes. Actualmente las soluciones que se plantean, tanto de limpieza como de prevención, se plantean como tratamientos superficiales aplicados directamente sobre los materiales de construcción. La limpieza de musgos y líquenes es algo más compleja que la de algas y bacterias, debido a que las primeras crecen sobre un substrato arcilloso encima de la piedra, y forman sobre la superficie una especie de manto uniforme más o menos adherente, por lo que se necesita una etapa previa de eliminación mecánica de la misma283. La siguiente etapa sería común para todos los

280 Martínez Ramírez, Sagrero, Ataque biológico… Op. cit., p. 32. 281 Idem, p. 38. 282 Ibidem, p. 41. 283 L. Lazzarini y M. Laurenzí Tabasso, Op. cit., p. 19.


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microorganismos, la cual consistiría en la aplicación superficial del biocida, ya sea de manera específica para unos organismos determinados, o bien en forma general. En algunos casos se utiliza la acción de los microorganismos, con aplicaciones de limpieza puntuales y específicas, que deben estar muy bien controladas. Por ejemplo, diferentes autores284,285 señalan que para la limpieza de piezas delicadas, en las que no es posible utilizar agua nebulizada, se utilizan emplastes a base de sepiolita o attapulgita con urea y glicerina que favorecen el crecimiento de algunos microorganismos. Esto se añade sobre la superficie que se quiere limpiar, tapándose y sellándose con una hoja de poliuretano, que se elimina pasado un mes. Al cabo de este tiempo, se lava el residuo de suciedad que ahora está menos adherido al soporte y es fácil de eliminar. Finalmente se lava la superficie con un biocida soluble en agua, de manera que se puedan eliminar los microorganismos que hayan actuado. Se piensa que el mecanismo de acción se basa en la disolución del yeso y los otros aglutinantes de la costra negra, por parte de las nitrobacterias.286

4.5. Requerimientos de los morteros de restauración (ICCROM, English Heritage, Universidad de Bournemounth)

Los materiales utilizados en la restauración de edificaciones antiguas deben cumplir como condiciones generales, el presentar un comportamiento tal, que no acelere la velocidad de deterioro de los materiales antiguos adyacentes. Por ello lo recomendado287 es la utilización de materiales de restauración lo más parecidos posible, tanto en la composición como en las propiedades, a los materiales que van a acompañar. Debido a que la gran mayoría de las construcciones antiguas presentan la cal como aglutinante de los morteros, se ha incrementado el número de estudios realizados en torno a este material.

No existe actualmente un acuerdo a la hora de clasificar los morteros de reparación, aunque existe una tendencia generalizada a hacerlo en función de los componentes del mismo, tanto del tipo de aglutinante, como del tipo de agregado. En lo que respecta al agregado288 éste puede tener una naturaleza orgánica o inorgánica. De entre los primeros cabe destacar, el corcho, poliestireno expandido, etc. Con respecto a los agregados inorgánicos, la gama de materiales utilizados es mucho más amplia, siendo las principales: arenas naturales y trituradas, arcilla expandida, escorias granuladas expandidas, etc. La utilización del mortero de cemento como material de restauración, es algo que se viene realizando desde hace tiempo, las empresas cementaras han desarrollado cementos y morteros que se adaptan a casi todo tipo de necesidades, sin embargo, el cemento Pórtland presenta resistencias mecánicas elevadas que hicieron pensar hace algunas décadas que su utilización como material de restauración de otros materiales menos resistentes sería de gran utilidad. Sin embargo, el paso del tiempo permitió demostrar que en numerosas ocasiones la utilización de dicho cemento en la restauración, no siempre era benéfico, ya que en general presenta un elevado contenido de sales solubles que favorecen la formación de eflorescencias y subflorescencias en el material. Por otra parte, la utilización conjunta de materiales con diferentes resistencias mecánicas, puede producir gran número de tensiones entre ambos materiales, lo que provocaría la rotura del más frágil.

En lo que respecta a los materiales, se han realizado numerosos estudios encaminados a determinar cómo se debe abordar el problema de la restauración, debido a los numerosos errores que se han cometido en el pasado y que han originado grandes y graves daños en el Patrimonio Histórico.

284 K. Hempel, The biological pack, Preprints of the International Symposuim UNESCO-RILEM, Paris, No. 7.6., 1978, p. 129. 285 K. Hempel y G. Hempel, Il degrado e le tasi del restauro, en: “La porta della Carta-I restauri”, catálogo della muestra, a cura de 5. Romano, M.B.C.A., Sopr. ai Beni Ambientali e Architettonici de Venezia, 33, 1979, p. 65. 286 Martínez Ramírez Sagrero, Ataque biológico…, Op. cit., p. 54. 287 Conclusiones del Symposium “Mortars, Cements and Grouts used in the Conservation of Historic Buildings”, celebrado en Roma, 1981. 288 Domini Gaspar, Ibídem, p. 58.


154 J. A. Bedolla

En 1981 El Centro Internacional para la Conservación de Bienes Culturales de Roma en colaboración de English Heritage y la universidad de Bournemouth, implementó un Symposium289 con la única temática de los morteros de cal, con la intención de conocer y comprender las características de los morteros de cal en inmuebles históricos, evento que a la fecha ha sido el más citado en todas las investigaciones referentes a esta temática. En dicho Simposium, se establecieron recomendaciones y características básicas para la investigación futura de los morteros, aspectos que en esta investigación retomaremos con el mayor apego posible. Se reseñaron como principales puntos a tener en cuenta en la restauración de morteros, los siguientes:

1. Las investigaciones se deben realizar simultáneamente en morteros nuevos y antiguos. Los

morteros de restauración deben diseñarse según las características del material sobre el que se va a aplicar.

2. Debe realizarse una caracterización completa de los morteros de reparación desde el punto de vista físico, químico, mecánico, mineralógico, etc.

3. Deberá realizarse una normalización de los ensayos a los que se someterán los morteros.

En el Symposium de Roma se realizó un primer intento de definición de algunas de las características básicas que deben reunir los morteros de restauración. Estas se pueden resumir en los siguientes puntos:

1. Fácil trabajabilidad. 2. Fraguado rápido en ambientes tanto secos como húmedos. 3. Retracción lenta durante el fraguado. 4. Características mecánicas, térmicas, y porosidad del material, similares a las de la piedra natural,

ladrillos, etc., sobre o junto a los que se colocará el mortero. 5. Contenido en sales solubles lo más bajo posible.

Rossí290 indica que los morteros de restauración a preparar en los casos de restauración deben ser específicos para cada caso concreto, y que deben realizarse unos estudios previos que permitan determinar la resistencia del mortero, su carácter inocuo y su compatibilidad con el paramento antiguo.

Este estudio preliminar debe realizarse de acuerdo con los siguientes puntos:

1. Preparación de la muestra. 2. Medida de algunas características básicas entre las que cabe destacar: contenido de sales solubles,

distribución del tamaño de poros, absorción de agua por capilaridad, permeabilidad al vapor de agua, dureza superficial, color, etc.

3. Realización de ensayos de degradación en ambientes agresivos externos, así como cristalización de sales, compatibilidad entre el material nuevo y el antiguo.

4. Determinación de la resistencia del mortero. No es posible establecer una composición del mortero para restauración, ya que variará según la aplicación para la que se requiera. Waldum291 indica que normalmente en las reparaciones se utilizan morteros cuya relación en peso es cal/arena 1/4, no obteniéndose muy buenos resultados, por lo que actualmente se realizan ensayos con morteros que tengan relaciones en peso de 1/3.

289 Conclusiones del Symposium., Mortars… Ibídem. 290P. Rota Rossi., Mortars for restoration: basic requirements and quality control, Materials and Structure 19, no. 114, 1986, pp. 445 - 448. 291 A.M. Waldum, Mortars for restoration of historic buildings, 2nd International EUROLIME Meeting, Copenhaguen, 1993.


J. A. Bedolla 155

Una de las principales aplicaciones de los morteros de restauración basados en cal apagada, es su utilización en acabados superficiales bien como aplanados o como enlucidos o estucos, aplicándose en varias capas y como morteros de unión (juntas o para asentar mamposterías). La composición de cada una de las capas será diferente según que sean más o menos externas. En general, las capas próximas a la base suelen tener una relación árido/cal superior. Otro factor a tener en cuenta, es el grado de volumetría de la arena, que suele ser superior en las zonas más externas. Trampedach292 incide en la importancia del tamaño del agregado. Por otro lado los tratados de construcción que prevalecen desde épocas antiguas293, describen características sobre morteros romanos, señalan que utilizaban, principalmente, tres tamaños de agregados 1.5 mm; 2.2 mm y 5.0 mm, utilizándose los dos primeros en las reparaciones superficiales y el último para las reparaciones de las capas más profundas. Indica además que según las aplicaciones, utilizaban diferentes proporciones entre aglutinantes y agregados, y con distintos tamaños de agregado; así por ejemplo los morteros de relleno (en juntas)294 tenían una relación agregado/cal 1/1, siendo el tamaño del árido no superior a los 0.3 mm.

Los aplanados interiores normalmente suelen ser materiales mixtos de cal y yeso en los que se pretende aprovechar la fácil trabajabilidad de la cal y el fraguado rápido del yeso. Las composiciones varían desde cal/yeso 1/1 hasta 5/1; en general, son composiciones ricas en cal. A la hora del diseño de un mortero de restauración, es muy recomendable que se comience por la preparación de un completo análisis del mortero histórico. Muchos trabajos de investigación sobre morteros históricos se comienzan con afirmaciones como que,

La investigación de la tecnología tradicional de producción de morteros y pastas es de gran significado para alcanzar una conservación efectiva del mortero. Más específicamente, la composición química y mineralógica, junto con la textura, micro estructura y la distribución del tamaño de grano, debe considerarse cuidadosamente para comprender los procedimientos para fabricar el producto final y la naturaleza de las fuerzas de adhesión295.

Aunque estos mismos autores refiriéndose a la deseable compatibilidad entre los materiales de restauración y las estructuras de las fábricas reconocen que,

La reconstrucción de la composición original de las mezclas es a menudo muy compleja, debido tanto a las transformaciones que los componentes sufren a lo largo del tiempo y al hecho de que los sistemas investigados puedan ser divididos en sus componentes elementales de maneras diferentes. Por ello, la reconstrucción de la composición original es frecuentemente una ardua tarea, y en cualquier caso requerirá los resultados de varias técnicas de investigación complementarias296.

Otros afirman que “la identificación de la naturaleza del conglomerante hidráulico presenta un gran número de problemas. Sin embargo esta información es esencial para la comprensión de la degradación del mortero y para las decisión que hay que tomar para su restauración”297.

292 K. Trampedach, Examination and Conservation of wall paintings, lime wash and lime mortars, 2nd International EUROLIME Meeting, Copenhaguen, 1993. 293 Rojas, Cristóbal de., Teoría y Practica de Fortificación, conforme a las medidas y defensa destos tiempos, repartida en tres partes, por Luis Sánchez, Madrid, 1598, (edición Facs. Madrid: CEDEX, CEHOPU, 1985). 294 En el tratado se expresa como relleno a la junta de unión en la mampostería o sillares de cantería o cualquier otro pétreo. 295 Maravelaki Kalaitzaki, P., Bakolas, A. and Moropoulou, A., Physico-chemical study of Cretan ancient mortars, Cement and Concrete Research, Vol. 33, Elsevier Science (Pergamon). Tarrytown (N.Y.) USA, 2003, p. 152. 296 Idem, p. 165. 297 Van Balen, K., Toumbakari, E.-E., Procedure for a mortar type identification: A proposal, en: Historic Mortars: Characteristics and Tests. Procc. of the Int. RILEM Workshop, Paisley, RILEM Publ. France, 2000, p. 61.


156 J. A. Bedolla

Para otros “algún análisis del mortero existente, es hoy en día una práctica habitual, aunque sólo sea para igualar el agregado”. Aunque más adelante nos dice que “el requerimiento mínimo es llevar a cabo ensayos normalizados de sulfatos (para saber si el conglomerante es, o contiene yeso), de calcio, de sílice soluble y de contenido de sales insolubles”298. El lograr una compatibilidad integra de un mortero antiguo con la integración de un mortero nuevo es muy complicado, podemos acercarnos a la mejor intervención posible, sin embargo aspectos físicos, químicos y hasta en dado caso mecánicos nos imposibilitarían a reproducir una mortero exacto al puesto sobre un inmuebles histórico, sin embargo la obligación del restaurador es ser lo más respetable posible, ante un edificio histórico, por lo que tomando como norma las recomendaciones hechas en el simposium de Roma tomaremos los siguientes aspectos en la reproducción de los morteros antiguos:

4.5.2. Reversibilidad Literalmente, reversibilidad significa poder dar marcha atrás al proceso de actuación para volver a la situación original, anterior a la intervención. Por eso, es fácil de comprender que la reversibilidad absoluta no existe prácticamente en ninguna restauración, y menos en los trabajos de rejuntado o inyección. En estos casos, suele considerarse equivalente a ‘inocuidad’, es decir se considera suficiente, que no produzca alteraciones de la base original y, sólo en caso de rejuntados, la posibilidad de eliminar los morteros nuevos causando el menor daño posible a lo histórico. Sólo en este sentido, se consideran preferibles los morteros más débiles y con poca adherencia, es decir, los morteros de cal aérea, a los de cal hidráulica o puzolánicos, y estos a los de cemento portland. Es evidente la contradicción que esto supone frente a los requisitos de estabilidad y durabilidad de los materiales de intervención, y devolución de la capacidad mecánica estructural al muro restaurado, por lo que todo se reduce a una solución de compromiso, a medio camino entre uno y otro supuesto. Lo que deja mucho margen de maniobra a cada técnico en cada caso, y hace de este requisito, que es uno de los más allegados a favor o en contra de muchas actuaciones, un concepto casi vacío de contenido. Sobre todo si se utiliza para rechazar o escoger a priori unos materiales frente a otros.

4.5.3. Compatibilidad Hoy en día el concepto que se utiliza más repetitivamente a la hora de defender o rechazar productos, métodos de elaboración o procedimientos constructivos en relación con los morteros de restauración, es el de “compatibilidad” con lo original. Eso sí, frecuentemente sin ninguna aclaración de lo que se entiende por este término. En muchos casos se aplica como “similitud”, con un significado sobreentendido, con afirmaciones del tipo: “el factor más intrigante del daño o de la degradación relacionada con los morteros (...) es la

compatibilidad entre el mortero (nuevo) y el sustrato (viejo)”299. De manera práctica resultaría sumamente costoso y complicado el cumplir con este requisito, por lo que el tomar como consideración lo que Maravelaki Kalaitzaki, P.; Bakolas mencionan podemos intentar un acercamiento muy probable en la aplicación de un nuevo mortero.

Del análisis anterior de las características fisicoquímicas de los morteros históricos, se puede observar que a menudo, morteros con la misma proporción y gradación se pueden caracterizar por diferentes comportamientos fisicoquímicos. Esto es debido al efecto de las variadas características técnicas de las materias primas usadas y a los procedimientos empleados en la producción del mortero. La caracterización fisicoquímica de los morteros históricos permite la identificación de los tipos de materias primas y las diferencias en los tipos de morteros, al tiempo que indican las prácticas tradicionales en morteros. Los morteros de reparación deben tener características lo más parecido posible a aquellas de los materiales a reparar. Surgen limitaciones de la diferente tecnología de producción actual46 de las materias primas usadas,

298 Ellis, Meter, The analysis of mortars: the past 20 years, en: The Building Conservation Directory, Cathedral Communications limited. Tisbury. U.K, 2002 [www.buildingconservation.com/articles/mortar/mortar.html : 14 de Septiembre de 2007]. 299 Van Hees, R.P.J., Damage diagnosis and compatible repair mortars, en: Historic Mortars: Characteristics and Tests, Procc. of the Int. RILEM Workshop. Paisley RILEM Publ. France, 2000, p. 27.


J. A. Bedolla 157

como la temperatura de cocción de los ladrillos, la calidad de la cal, etc., para la preparación de los morteros de restauración. Es más, los morteros de restauración nuevos, no son capaces de asegurar su compatibilidad con la fábrica antigua a causa del empleo de cemento y compuestos de base polimérica. En particular, el extenso uso del cemento durante la restauración ha creado daños irreversibles a las fábricas históricas debido a su incompatibilidad mecánica y fisicoquímica con la estructura original. Este estudio define ciertos criterios y especificaciones con el objeto de preparar morteros de restauración. Estos criterios están relacionados con la calidad de las materias primas disponibles en la zona y la resistencia del mortero a las cargas ambientales. Basados en las técnicas de fabricación de morteros tradicionales, especialmente como se indica en el presente estudio, se pueden usar morteros con materiales puzolánicos naturales y artificiales para la restauración de edificios históricos” 300.

En este trabajo se hace una exhaustiva caracterización química y mineralógica, con algunos análisis granulométricos y mecánicos añadidos, de un conjunto de morteros históricos, sin ninguna aplicación práctica, tomar en cuenta o mencionar ninguna adición histórica, sino más bien marca la inconveniencia del uso del cemento y materiales poliméricos sin especificar ni matizar las causas o los casos. Por otra parte los resultados de algunos otros estudios relacionados con el aspecto de la compatibilidad de los materiales nuevos con los históricos, llegan a recomendar que no sean reproducidos idénticamente, sino solamente los morteros de muy baja resistencia o como lo llaman los autores, empobrecidos, ya que en estos un material de mayor resistencia si afectaría al mortero original, lo anterior lo mencionan debido a que si la reproducción se realiza de acuerdo con los procedimientos antiguos y utilizando los materiales más allegados, estos pueden brindar las mismas características que los morteros antiguos, lo anterior lo atribuye al alto costo que representaría una cantidad considerable de análisis científicos que establezcan las propiedades exactas de los morteros a igualar301. Evidentemente un uso inadecuado de los materiales y técnicas modernas puede ser fatal para restauración de bienes culturales, pero a menudo se ignora que lo mismo ocurre con un uso inadecuado de los materiales o técnicas antiguos. El problema no es sólo porque los materiales antiguos fuesen inadecuados, sino porque las situaciones y requerimientos pasados y actuales son distintos.

4.5.4. Propiedades mecánicas Los edificios históricos, sea cual sea el uso que se les dé en la actualidad o se les vaya a dar en el futuro, deben garantizar la estabilidad estructural. En la actualidad y en términos locales la evaluación del estado estructural de varios edificios históricos, ha mostrado que para algunos de ellos la seguridad estructural parece ser muy baja. Y en los últimos reportes generados por el INAH al momento de su catalogación han manifestado que las condiciones que existen en algunos edificios históricos cuya estabilidad es tan precaria que pueden derrumbarse a causa de ligeros terremotos, vientos fuertes, etc. El requerimiento principal debe ser por tanto, la capacidad de mejorar esa estabilidad estructural del inmueble, o al menos, no empeorarla59.

Algunos investigadores como Moropoulou y Polikreti, han estudiado las resistencias a tracción sobre muestras de morteros históricos divididos por tipologías, obteniendo valores menores de 4.07 kg/cm2 para los de cal aérea y entre 3.6 y 5.6 kg/cm2 para los de puzolanas volcánicas, mayores de 5.0 kg/cm2 para los que llevan implícito polvo de ladrillo y, mayores de 6.1 kg/cm2 para los de cemento portland302(los valores se presentan originalmente en N/mm2). Concretamente en el caso de Santa Sofía de Constantinopla se han

300 Maravelaki-Kalaitzaki, P., Bakolas, A. and Moropoulou, A., Physico-chemical study of Cretan ancient mortars, Cement and Concrete Research, Vol. 33, Elsevier Science (Pergamon), Tarrytown (N.Y.) USA, 2003, pp. 154-157. 301 Ellis, Meter, Gauging lime mortars, en: The Building Conservation Directory, Cathedral Communications Limited. Tisbury. U.K. 2002. [www.buildingconservation.com/articles/lime-gauging/limegauging.html: 14 de Septiembre de 2007]. 302 Moropoulou, A.; Polikreti, K., Correlation of physicochemical and mechanical properties of historical mortars and classification by multivariate statistics, Cement and Concrete Research, Vol. 33, Elsevier Science (Pergamon). Tarrytown (N.Y.) USA, 2003, p. 894.


158 J. A. Bedolla

obtenido experimentalmente resistencias a tracción que van desde 4 ‐ 5 kg/cm2 sobre una muestra de ladrillo y mortero de un arco toral de la cúpula, hasta valores de 5 a 13 kg/cm2 con un ensayo brasileño de un pequeño cilindro de 35 mm de diámetro y 40 mm de longitud extraído de una caja de escalera303. También en el caso anterior se realizaron ensayos ‘in situ’ de ultrasonidos que permitieron establecer los módulos elásticos en los arcos torales de la cúpula, obteniéndose valores de Eb = 31.6 kg/cm

2 para el ladrillo, Em = 6.7 kg/cm

2 para el mortero, y Ebm = 18.7 kg/cm2 para el elemento en conjunto.

En cuanto a la resistencia mecánica, hay muchas referencias a la relativamente baja resistencia de los morteros históricos, se suele decir que los morteros de restauración de fábricas históricas no deben ser muy resistentes para no transmitir esfuerzos mecánicos a las mismas, o que el problema de los morteros hidráulicos es el aumento de su resistencia304, incluso se establecen las resistencias máximas que deben tener los morteros en mamposterías: “para una mezcla media de 1:3, sería suficiente con 30.5 kg/cm2, mientras que cifras cercanas a los 100 kg/cm2 son demasiado altas para las mamposterías históricas en general”305.

Con lo anterior podemos deducir que las tensiones de compresión que soporta un mortero en una mampostería no suelen exceder de esos 30.5 kg/cm2 por lo que entenderemos que una alta resistencia suele ir unido a una baja deformabilidad, pero a menudo parece que se confunde la una con la otra, siendo un valor bajo de la deformabilidad del mortero, lo que podría causar daños mecánicos.

4.5.5. Durabilidad Volviendo a los requisitos de los morteros de restauración, en otras ocasiones se combina mucho más el requisito de compatibilidad, explicando que debe entenderse en el sentido de que “el mortero nuevo debe ser tan duradero como sea posible, sin causar daño (directa o indirectamente) al material original”306. No en vano, la ‘permanencia’ o estabilidad de los materiales y la intervención, es otro de los requisitos genéricos de toda restauración. Concretamente este autor les atribuye además del aumento de resistencia, la reducción de la porosidad y de la permeabilidad al vapor de agua, e indirectamente y de manera no muy clara, el aumento de la durabilidad. 5. Diseño de Morteros propuestos ante los agentes comunes de deterioro Teniendo como base la información de los capítulos anteriores y tratando de cumplir con uno de los objetivos principales de esta investigación se realizaron varios tipos de mortero siguiendo lo establecido en cuanto a las necesidades requeridas en un mortero que presente características físico mecánicas ante los deterioros comunes de nuestra región de estudio. Para esto se pretende estudiar diversas facetas acerca de la durabilidad de estos materiales sometidos a diversos ambientes: exposición urbana, atmósfera rica en SO2, envejecimiento climático acelerado, etc. Lo establecido en el punto anterior. Para esto se plantean cuatro tipos de morteros elaborados a base de cal apagada pero con diversos agregados, esto, atendiendo lo expuesto en los capítulos anteriores donde queda explicado que dependiendo de su uso y utilidad, cada mortero requiere de distintos agregados.

303 Moropoulou, A.; Cakmak, A. S., Advanced Byzantine cement based composites resisting earthquake stresses: the crushed brick/lime mortars of Justinian's Hagia Sophia, Construction and Building Materials, Vol. 16, Elsevier Science, Oxford, 2002, p. 544. 304 Ellis, Meter, Gauging lime mortars, en: The Building Conservation Directory, Cathedral Communications Limited, Tisbury. U.K, 2002. [www.buildingconservation.com/articles/lime-gauging/limegauging.html : 04 de Septiembre de 2007]. 305 Farey, Michael (s.f.), There is more to lime mortar than..., en línea, Context, nº 52, IHBC, Institute of Historic Building Conservation, Kent, U.K., [www.ihbc.org.uk/context_archive/52/lime-mortar_dir/limemortar_s.htm: 25 de Septiembre de 2007]. 306 Van Hees, R.P.J., Damage diagnosis and compatible repair mortars, en: Historic Mortars: Characteristics and Tests, Procc. of the Int. RILEM, Paisley, RILEM Publ., France, 2000, p. 28.


J. A. Bedolla 159

El objetivo de este capítulo será diseñar, caracterizar y encontrar morteros elaborados con cal apagada artesanalmente, cuyas propiedades mecánicas, de compresión, así como de tensión y flexión, les permitan absorber solicitaciones mecánicas antes dichas y al mismo tiempo al carbonatarse su matriz en función del tiempo, puedan encontrar equilibrio termodinámico estable de mínima energía. Para esto, se estudiara de forma sistemática las modificaciones mecánicas y micro estructurales de morteros preparados con cal apagada con agregados de naturaleza volcánica (descritos en el capitulo anterior) y granulometría controlada. La relación conglomerante ‐ agregado fue en varias proporciones, atendiendo lo establecido en los tratados y lo encontrado en los análisis de los morteros prehispánicos y romanos (se expresaran en las tablas de las pruebas mecánicas), utilizando la relación de agua de hasta un 50% del volumen de la cal viva. Las mezclas se introdujeron en moldes de 5x5x5 cm. para cubos, 4x4x16 cm. para viguetas y en moldes de briquetas estandarizadas. Las pruebas fueron sometidas a las distintas condiciones antes mencionadas, y ensayadas tras 7, 14, 21 y 28 días de exposición. Se utilizaron para su análisis, técnicas de DRX, EI‐FT, ATD‐TG y MEB‐EDS.

5.1. Criterios de diseño para la obtención de los morteros en estudio. Como ha quedado expuesto anteriormente, son claros los fines que se persiguen en la búsqueda de morteros de cal apagada que solventes las necesidades ante causas y agentes de deterioro comunes. Los criterios utilizados en la búsqueda de estos morteros concluyen en la búsqueda de tres tipos de mortero:

1. Mortero que resista esfuerzos a compresión en juntas de unión y que permitan distribuir las cargas uniformes de una mampostería en todos sus elementos.

2. Morteros que contemplen las características de adhesión, plasticidad (manejabilidad en su aplicación) y resistencia física al intemperie.

3. Morteros que contemplen las características de adhesión, plasticidad (manejabilidad en su aplicación) impermeabilidad y resistencia a la humedad constante.

Para encontrar el mortero más adecuado que cumpla con las características arriba expuestas y, posteriores a la minuciosa selección de los agregados elegidos para la elaboración de los morteros tanto en laboratorio como en campo, se realizaron cuatro mezclas con los componentes seleccionados variando en estos las proporciones según su aplicación en campo. Cabe mencionar, que tanto la selección de los componentes como las proporciones utilizadas fueron probadas durante todo el periodo de de estudio en campo, obteniendo de estos resultados empíricos que cubrían las necesidades expuestas antes los agentes de deterioro antes mencionados, llevando esta información a laboratorio para su comprobación científica. Las pruebas en campo consistían en la aplicación de una gran diversidad de mezclas aplicadas en los elementos de juntas en mamposterías y recubrimientos de inmuebles históricos, observando su comportamiento, trabajo y deterioro, obviamente previo a los análisis físicos y químicos de los agregados y aglutinantes seleccionados. Los especímenes analizados consistieron en morteros elaborados bajo los siguientes componentes y proporciones (tabla 19):


160 J. A. Bedolla

Cve. Nombre Proporción (en partes) Contenido

01 Mortero CCAM1 1:1.25:0.75:0.40 (en peso) Cal apagada – Ceniza volcánica – Arena – Murcilago de cactácea

02 Mortero CCAM2 1:1:1:0.40 (en peso) Cal apagada – Ceniza volcánica – Arena – Murcilago de cactácea

03 Mortero CCM 1:2:0.40 (en peso) Cal apagada – Ceniza volcánica – Murcilago de cactácea

04 Mortero CCA 1:2:0.40 (en peso) Cal apagada – Ceniza volcánica – Agua

05 Mortero CCAA 1:1.25:0.75:0.40 (en peso) Cal apagada – Ceniza volcánica – Arena – Agua

06 Mortero CAM 1:2:0.30 (en peso) Cal apagada –arena – Murcilago de cactácea

07 Mortero CAA 1:2:0.30 (en peso) Cal apagada –arena – Agua

08 Mortero CCAM 1:0.75:1.25:0.40 (en peso) Cal apagada – Ceniza volcánica – Arena – Murcilago de cactácea

Tabla 19. Componentes y proporciones de mortero

El mortero denominado como “Mortero CCAM2” en un ambiente con humedad constante, presento alta permeabilidad, por lo que la carbonatación de la cal no se efectuaba normalmente ocasionando que en un lapso de cuatro meses este presentara disgregación en los recubrimientos, asi como baja resistencia. En cuanto a su uso como mortero de unión en juntas, permitía movimientos que ocasionaban el desprendimiento de las piezas de mampostería, además de que su baja resistencia por el fraguado lento permitía el asentamiento irregular de las piezas a su alrededor. El mortero denominado “Mortero CCM”, presento buena adherencia y manejabilidad, asi como poca permeabilidad en ambientes húmedos, la carbonatación o fraguado del mortero se presento de manera normal, sin embargo en elementos de recubrimiento presento craquelaciones, fracturas y fisuras por contracciones. Como elemento de unión en mamposterías no presento buenas características, ya que sometidos a compresión no lograba la distribución uniforme absorbiendo de manera irregular las cargas, por lo que se fracturaba en las secciones de mayor peso. Estas mismas características presento el mortero “Mortero CCA”, con la única diferencia de que este contemplaba menor manejabilidad y adherencia. El mortero denominado como “Mortero CCAM” presento buenas condiciones para el trabajo como juntas de unión, obteniendo condiciones favorables en la distribución de los esfuerzos y en la absorción de las cargas diferenciales de una mampostería, sin embargo manifestó una alta permeabilidad en los elementos de recubrimiento por lo que el deterioro ante este agente se manifestó visiblemente a los cuatro meses de su aplicación. Todas las mezclas anteriores fueron aplicadas en campo en elementos de mampostería de piedra volcánica y mamposterías de cantería como elementos de juntas de unión y recubrimientos de las cuales según su comportamiento, manejabilidad, resistencia y comportamiento ante el intemperismo y agentes de deterioro; fueron seleccionadas para su análisis mecánico y comportamiento estructural cuatro tipos de morteros (tabla 20). Nombre Proporción (en partes) Contenido

Mortero CCAM1 (A) 1:1.25:0.75:0.40 (en peso) Cal apagada – Ceniza volcánica – Arena – Murcilago de cactácea

Mortero CCAA (B) 1:1.25:0.75:0.40 (en peso) Cal apagada – Ceniza volcánica – Arena – Agua

Mortero CAM (C) 1:1:1:0.30 (en peso) Cal apagada – Ceniza volcánica – arena – Murcilago de cactácea

Mortero CAA (D) 1:2:0.30 (en peso) Cal apagada –arena – Agua

Tabla 20. Análisis mecánico y comportamiento estructural de morteros

Como se describió anteriormente, el aglutinante es utilizado en pasta con un porcentaje de humedad de 58.5 % de su propio peso, sin embargo, al mezclarse con los agregados es necesaria el uso de de mas líquido para amasado con la finalidad de lograr la consistencia con una trabajabilidad de 20‐24% aproximadamente, lo que en relación a su peso corresponde a 0.40 cuando el agregado es mayoritariamente con ceniza volcánica y 0.30 cuando el agregado es arena volcánica, cuantificado en la mesa de fluidez. Este porcentaje

J. A. Bedolla

es obtenidel más idefluidez fue

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de 60 días, przaron pruebas a diferentescalidad indus

de obtener uzar las pruebpor método ddos para elan el promedio

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as de estos ma etapa se ap

161

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gravedad mpurezas cánica se n el SUCS e líquido,

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V

162

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Vigas de pruobtuvieron la

Las mezclas dosificaron ese trató en loaceite minera

specímenes dnto, cal y yeso

Foto 5

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Foto 61‐

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Foto 64‐

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J. A.

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. Bedolla

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J. A. Bedolla 163

Los moldes se llenaron según especificaciones de las normas, se descimbraron a 36 o 48 horas, se dejaron dentro del Laboratorio para secado y se probaron a las edades indicadas. Se elaboraron 3 especímenes para cada edad de prueba: 3, 7, 14, 21, 28 y 45 días, para cada prueba mecánica, para cada tipo de mezcla. Los especímenes de mortero endurecido se probaron mecánicamente según los estándares de la American Society for Testing and Materials [ASTM, 2000]. Se elaboraron tres tipos de especímenes: cubos de 4 cm de arista para obtener el esfuerzo de ruptura a la compresión, fc y fueron cabeceados con arena sílica que pasa malla 16 y es retenida en malla 30; prismas de 4 cm x 4 cm x 16 cm para el módulo de ruptura a la flexión, MR, método de los tres apoyos y carga puntual al centro, los dos tipos de especímenes se probaron en la Máquina Universal de Pruebas Tinius Olsen de capacidad de 50 toneladas y aproximaciones a 0.5 kg; y briquetas de 7.5 cm lago x 4 cm ancho x 2.5 cm espesor para pruebas de tensión directa en la máquina Michaellis.

5.1.3. Métodos Pruebas y Análisis 5.1.3.1. Modificaciones de peso.

En morteros de cal apagada expuestos a la intemperie se ha advertido un incremento de peso debido a la carbonatación hasta el día 21. La humedad relativa mayor en el exterior incrementa el contenido en agua en las muestras y permite la disolución del CO2, justificando esta diferencia. Tras 30 días todas las muestras que fueron que se expusieron al medio ambiente, registraron aumentos de peso en un 0.65% aproximadamente. Es importante hacer notar que después de ocho días todas las muestras alcanzaron su peso máximo y subsecuentemente mostraron solo muy pequeñas oscilaciones.

5.1.3.2. Difracción de Rayos X. Se ha realizado el análisis semicuantitativo, para poder utilizar los resultados en la interpretación mineralógica, pero teniendo en cuenta, que los datos no deben tomarse como valores absolutos de cantidad sino como indicadores relativos de la concentración de cada mineral. El estudio de la mineralogía que se muestra a continuación (tabla 21) representa las composiciones medias de los morteros objeto de estudio. Los datos obtenidos del análisis de Difracción de Rayos X y su posterior cuantificación dieron como resultado:

Tabla 21. Análisis mineralógico por DRX

Composición Mineralogía Media (%).

Filosilicatos Feldespatos Cuarzo Calcita Yeso Dolomita

Mortero A 7 < 1 < 1 89 < 1 < 1

Mortero B 6 < 1 < 1 90 < 1 < 1

Mortero C 8 < 1 1 87 < 1 < 1

Mortero D 6 < 1 1 87 < 1 < 1

De la siguiente tabla se desprende que los principales minerales presentes en los morteros son los filosilicatos, feldespatos, cuarzo, yeso, calcita, y dolomita. De estos minerales a excepción del yeso y la calcita que forman la mezcla aglomerante el resto provienen del árido, aunque en algunos casos la calcita puede provenir del propio árido, si este es de origen calizo. Por esto la calcita puede ser un mineral secundario formado a partir de la portlandita, fase mayoritaria componente de la cal apagada utilizada, o un mineral primario aportado por el agregado añadido al mortero.

5.1.3.3. Análisis Térmico Diferencial y Termogravimétrico. Cabe mencionar que posiblemente existan pérdidas de peso, correspondientes a diferentes compuestos, que sí están presentes aparecen en escasa proporción, tal que la sensibilidad del método no los aprecia. En este análisis los morteros presentan resultados muy similares, en un promedio presentan una descarbonatación, pérdida de masa de (28.79%), entre los 650–850 oC. (tabla 22)

T

y

f

164

5En este análiTras tres mehexagonales cristales se m

Cabe menciocontempla coy el mortero

Mortero A: coherente (ffragmentos drepresenta ecuarzo o fragangulosos, co(3%), aunque(2%) y cristale

Foto 67‐70. Caraimágenes micros

Mortero

5.1.3.4. Análissis se observeses de expode portlandit

muestran muy

onar que solaomo agregadoC que contem

Desde el puoto 67 y 69de roca (55%)l 5% del volugmentos de on tamaños qe existen otroes aislados de

acterísticas del mocópicas mostrando


R

o A‐D 7080

Tab

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amente dos os arena volcmpla como ag

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que pueden aos de naturale calcita (<1%

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ango temperatura

06‐805 ºC05‐818 ºC

bla 22. Pérdidas de

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e peso asociadas a

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ortero se somo tierra de Ana volcánica y

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eterioro.

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én los fragmecos (3%), fragmasa calcita m

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J. A.

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. Bedolla

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A que nante,

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J. A. Bedolla

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Foto 71‐74.fragmentos y poros (P)

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uida por unaén son frecuos X pone des arcillosos y diámetro (0.

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De los morteros pro

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eterioros comunes

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ristalina con rro que prodde calcita, y sidad relativa

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a de este mor

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165

minerales esio (Mg), ar con el yeso y el

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micrita a misma. El deduce la ada (20%)

es opacos, de roca (FR) a superior


166 J. A. Bedolla

Los morteros propuestos presentan colores grises a pardos. Las semejanzas y diferencias entre ellos se refieren fundamentalmente al tipo de agregados empleados y al tamaño de los mismos. Además presentan entre sus agregados fragmentos de roca caliza. El mortero A es el que presenta mayores contenidos en fragmentos cerámicos y menor tamaño de grano. Salvando las distancias, es el que más podría parecerse a la petrografía de los morteros antiguos, aunque la gran abundancia de minerales opacos le confiere un aspecto rojizo. En lo que se refiere al mortero C, presenta rasgos diferentes con el de A en lo referente a tamaño de grano, presencia de opacos, etc., pero como parte de sus agregados presenta además fragmentos de roca arenisca con mucha variedad en sus dimensiones, generalmente grandes. En términos generales podemos decir que estos morteros están constituidos por una mezcla de cal, arena y fragmentos volcánicos, de lento fraguado y de aspecto homogéneo. La calidad que presentan por esta constitución y el fraguado lento, manifiestan un buen material, ya que este está directamente relacionado con la preparación de la mezcla y su correcta aplicación. El porcentaje de poros que presentan seguramente se debe a la cantidad de líquido agregada para mezclarlo, debe ponerse especial cuidado en la cantidad de agua y arena utilizadas y la aplicación debe realizarse en capas sucesivas no demasiado gruesas y preferentemente a temperaturas no excesivamente altas. Después de dos meses de exposición al medio ambiente, hubo un porcentaje considerable de cristales de portlandita entre los cristales de calcita. En textura, los poros de los morteros fueron irregulares en forma pero no presentan fisuras. Están bien conectados uno y otro aunque parecen más pequeños mientras aumentó la carbonación. Este es un fenómeno lógico desde que la reacción del hidróxido de calcio con anhídrido carbónico para formar carbonato de calcio está acompañada por la necesidad de más espacio para los cristales de calcio calculados en un 12%. Las observaciones del Microscopio óptico muestran como la unión entre la cal y los agregados es continua y completa, indicando que los morteros están bien cementados. La morfología de los granos de volcánicos fue del semiangular al redondeado. La apariencia de los morteros varía del mortero en el que no fue utilizado el aditivo orgánico. En este caso, el mortero sin aditivo, mostro algunos poros de forma irregular incluso algunas grietas pueden observarse a simple vista (no se muestran imágenes). La presencia de la ceniza volcánica utilizada como elemento puzolánico produce un cambio en el color de la cal que se torna del blanco al rojizo. Las partículas de ceniza volcánica no se reconocen porque son muy pequeñitas.

5.1.3.5. MEB (Microscopia electrónica de barrido) Los análisis de la MEB indicaron que las capas del depósito estaban compuestas de pequeños cristales de la calcita, clasificados según su tamaño, conteniendo cantidades altas de óxido del calcio más de 85%. Lo anterior lo podemos atribuir a los agregados muy finos (ceniza) con los que se mezclo el mortero. En las imágenes obtenidas por medio de la MEB se observa como los cristales de la calcita son remplazados por los cristales de la portlandita, lo que indica un buen proceso de carbonatación, el mortero A donde se utilizo la ceniza volcánica, manifiesta una micro estructura cerrada y compacta, sin embargo, muestra la porosidad mencionada en la DRX, lo cual permite una acumulación de cristales, ya que como se menciono anteriormente, la calcita manifiesta aumento de volumen en su proceso de transformación (11.8%)307 y requiere de espacio interno para consolidarse.

307 T. Topal, V. Doyuran, Engineering geological properties and durability assessment of the Cappadocian tuff, Eng. Geol. 47, 1997, p. 175.

J. A. Bedolla

De la mispoligonal que formaceniza vol

Foto 75, 76 y mortero de c

ma manera, irregular, lo can los agregacánica tamiza

77. Imágenes del cal apagada – aren

de no

en estas imácual crea vacados. En este ada y arena v

microscopio electna – ceniza volcanpal

De los morteros pro

ágenes se obcios en su estcaso debemo

volcánica, lo c

Sea su Poapuncecuca El el esla occasecrgrvomco Lacoununla abIRcoObre

tronico del ica y baba


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e observa en esta amplitudu composición

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proceso que anterior, sin

ste, dan comohumedad

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mineralógica d

EB demuestre cristales de a porosa. La erficie sugirió aja presencia picos de calcmos blancos,nte. La pérdel TGA de lón de la cal.

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una capa deen no se idenca.

de mortero – baba de noe la anterior,o como agregporosidades, cro estructura

en esta muests pruebas anque al tener uás rápidameón más rápidaa humedad, eón más altar consecuencas con el agremicro estructusperábamos, de las muestra

ra que los gcalcita micritestructura dederivada de a de portlacita CaCO3 en, indican la caida de peso la matriz de

muestran unlos pequeñosen este morten mortero.

e carbonato dntifican crista

C, preparadaopal (foto 77), es evidentgado en el mdejando una del mortero

tra es muy simteriores realiuna mayor poente lo quea al entrar el en términos ga de agregacia los poros egado fino de ura general pdebido a laas.

grumos blantica (CaCO3) fe calcita micrla reacción dndita (Ca(OHn los análisis arbonatacióncerca de losmortero con

167

na forma s cristales tero es la

del calcio, les de de

a con cal ) muestra e que la

mortero A na mayor o.

milar que izadas en orosidad, e puede óxido de enerales, ados, los son más la ceniza arece ser a misma

cos eran formando ritica con el uso de H)2 y la de DRX y n de la cal s 720 oC. nfirmo la

S

vt

168

Por los resultde DRX (Difrade barrido) mapagada o encalcita a traatmósfera ydesechamos seco para car

Con estos ancalcitas no hdebido al difsujetos, por de Ca(OH)2 e

5

Mezcla

Mortero A

Mortero B

Mortero C

Mortero D

El suelo contSistema Unifsuelo “inertelos porcentacero, y no fucorresponden

Los resultadopara la cal. L(Ceniza), estáresultados ddiferentes addesorción.

El gráfico 2solicitacionesmortero, paredades. El comportamieel Módulo devalores encotensión simp

Calidad

Finura d

Consiste

tados obtenidacción de raymuestran quen su caso por avés del tiemy con una la idea de qurbonatar.

nálisis quedaha sido alcafícil medio elo cual es con CaCO3.

5.1.3.6. Prueb

Imagen 69. Resu

Cal Apagada

X

X

X

X

tenido en la cficado de Clae”: un limo aajes de contue posible on también a l

os de calidadLas pruebas rán indicados ede la cuantdhesivos de

28, resume s de comprera las diferent

gráfico 2ento de los ese Ruptura a ntrados parale.

Tabla

Prueba

de la cal

de la cal hidratada

encia normal de la


dos hasta el yo X) y MEB e la portlandisu clasificaciómpo en la ehumedad rue la cal aére

claro que enzado en lon el que sonmplicada la t

bas mecánica

umen de las 4 mez

Arena Joyitas

X

X

X

X

ceniza volcánsificación de renoso de baracción lineabtener el límimos.

están resumrealizadas a len la tabla 25ificación della construcc

el comportaesión simple,tes mezclas e29, muestraspecímenes pla Flexión y ea obtener el e

23. Pruebas realiz

a pasta


momento de(Microscopiaita de un moón aérea, se cexposición alelativa alta.ea necesita u

el 100% del vos morteros n expuestos ytransformació

s.

clas de prueba.

Ceniza Acámbaro

X

X

X

nica se clasificSuelos (SUCaja compresial y volumétmite líquido,

midos en la talos áridos, A5. La tabla 26l área supeción, método

amiento mec evaluado eestudiadas y a los resuprismáticos pel gráfico 30,esfuerzo de

adas a la cal para

Estándar

ASTM C110‐00

ASTM C110‐00

ASTM C110‐00


e los análisis a electrónica ortero de cal convierte en CO2 de la Con esto un ambiente

valor de las de prueba, y que están ón completa

Mucílago de Cactus

X

X

có, según el CS) como un bilidad, ML, trica fueron valores que

abla 23 y 24 rena y Limo muestra los

erficial para o adsorción‐

cánico bajo n cubos de a diferentes ltados del

para obtener resume los ruptura a la

su uso en mortero

Ca

9.2

58.5%, p


os, cal apagada art

Resultado

al hidratada

21% Retenido

penetración 19 mm

Foto 78, 79y del mortero de

eterioro.

tesanalmente.

Recome

Cal hi

Máxim

m

80. Imágenes dele cal apagada – ar

J. A.

endaciones

idratada

mo 10%

l microscopio eleena – baba de nop

. Bedolla

ctronico pal


J. A. Bedolla 169

Tabla 24. Composición química de la cal hidráulica hidratada comercial del Banco de Piedras de Lumbre, Michoacán, México, cortesía de Cal Muro, S. A.

de C. V.

Residuo insoluble en HCl 2.20 %

Cationes potables en NH3 (R203) 0.30 %

Óxido de Calcio (CaO) 94.30 %

Óxido de Magnesio (MgO) 2.00 %

Na20 + K20 < 0.01 %

Óxido de Sodio (Na20) < 0.05 %

Óxido de Potasio (K20) < 0.03 %

Pérdida por calcinación a 600ºC 1.86 %

Pérdida por calcinación a 1000ºC 5.50 %

Óxido de Calcio activo 91.53 %

Tabla 25. Pruebas realizadas en agregado pétreo fino para su uso en morteros, Arena Volcánica del Banco de Joyitas y Ceniza Volcánica del

Banco de Acámbaro sin eliminar tamaños.

Prueba Estándar Arena Joyitas

Ceniza Acámbaro Valores recomendados

Muestreo del agregado ASTM D 75 500 gr 500 gr 500 – 600 gr

Porcentaje de absorción ASTM C128‐97 1.78 % 10.07 % 1.5 a 8.0%

Gravedad específica ASTM C128‐97 2.33 2.14 > 2.0

PVSS ASTM C29/C29M‐97 1.14 gr/cm3 1.31 gr/cm3 ≥ 1.0

PVSV ASTM C29/C29M‐97 1.16 gr/cm3 1.40 gr/cm3 ≥ 1.0

Impurezas, colorimetría ASTM C40‐99 No. 1 No. 2 Máximo No. 3

Equivalente de arena ASTM 2419 98.19 % 72.82 % Mínimo 90%

Material que pasa Malla No. 200 ASTM C117‐95 5.30 % 19.47 % Máximo 5%

Granulometría, MF ASTM C136‐96 3.03 1.46 1.6 a 2.5

Tabla 26. Resultados de la cuantificación de área superficial en diferentes adhesivos, unidades m2/gr.

Material Prueba 1 Prueba 2 Prueba 3 Prueba 4 Promedio

Ceniza Volcánica 3.096 3.048 3.060 3.535 3.181

Cemento Tipo I 2.726 2.497 2.773 2.825 2.705

Yeso 10.076 9.061 7.137 6.701 8.266

Cal comercial hidráulica hidratada 4.870 4.640 5.045 4.975 4.883

Cal apagada artesanalmente 29.823 27.237 31.914 30.615 29.897

Resultados obtenidos de la prueba de resistencia a la compresión. Tipo Mortero A Contenido Cal apagada – Ceniza volcánica – Arena – Murcilago de cactácea Proporción 1:1.25:0.75:0.40 (en peso)

Prueba a los 3 días

No. Ancho (B) Altura (h) Ancho (b) Peso gr. Carga Kg Área (cm2) Resistencia (Kg

/ cm2)

1 4.99 4.9 5.06 213.89 125 24.45 5.11

2 5.03 4.79 5.04 210.1 145 24.09 6.02

3 5.01 4.87 5.08 217.15 150 24.40 6.15

4 4.98 4.9 5.02 175.6 325 24.40 13.32

5 5.02 4.79 5.03 178.2 420 24.05 17.47

6 5.04 4.87 5 176.7 360 24.54 14.67

Promedio 10.46


170 J. A. Bedolla



/ cm2)

1 4.75 4.75 5.1 162.1 495 22.56 21.94

2 5.2 4.78 5.1 176.2 540 24.86 21.73

3 5.15 4.75 5.15 178 415 24.46 16.96

Promedio 20.21



/ cm2)

1 5.1 4.8 5.35 178 475 24.48 19.40

2 4.85 4.8 5.05 164.6 570 23.28 24.48

3 5 4.9 5 164 595 24.50 24.29

Promedio 22.72



/ cm2)

1 4.92 4.87 4.94 171 605 23.96 25.25

2 4.93 4.9 4.98 171.8 585 24.16 24.22

3 4.96 4.26 5 172 550 21.13 26.03

Promedio 25.17



/ cm2)

1 5.06 4.84 5.02 174.6 450 24.49 18.37

2 4.97 4.81 4.98 172.45 630 23.91 26.35

3 4.99 4.81 5.01 174.95 710 24.00 29.58

4 5 4.98 5.15 177.7 880 24.90 35.34

5 5 4.83 4.95 168.1 820 24.15 33.95

6 4.95 4.85 4.9 166.3 925 24.01 38.53

Promedio 30.36



/ cm2)

1 5 4.58 4.9 159.8 840 22.90 36.68

2 5 4.6 4.95 163.2 925 23.00 40.22

3 5.05 4.78 5.1 177.8 1120 24.14 46.40

4 5.1 4.83 5.05 172.4 840 24.63 34.10


J. A. Bedolla 171

5 4.95 4.98 5 175 930 24.65 37.73

6 4.95 4.95 4.95 170.3 560 24.50 22.85

Promedio 36.33

Tipo Mortero B Contenido Cal apagada – Ceniza volcánica – Arena – Agua Proporción 1:1.25:0.75:0.40 (en peso)



/ cm2)

1 5 4.93 5 178.5 170 24.65 6.90

2 5 4.91 5 180 400 24.55 16.29

3 5 4.88 5 178.9 220 24.40 9.02

Promedio 10.74


No. Ancho (B) Altura (h) Ancho (b) Peso gr. Área (cm2) Resistencia (Kg

/ cm2)

1 4.91 5.02 4.95 170.09 335 24.65 13.59

2 4.95 4.86 5.01 170.09 275 24.06 11.43

3 4.99 4.86 5.05 169 295 24.25 12.16

Promedio 12.40



/ cm2)

1 5.04 4.96 5.03 175.2 285 25.00 11.40

2 5.03 5.26 5.06 177 360 26.46 13.61

3 4.94 4.74 4.96 162 320 23.42 13.67

4 4.96 4.87 4.96 175.7 1010 24.16 41.81

5 4.97 4.9 5.07 182 730 24.35 29.98

Promedio 22.09



/ cm2)

1 4.95 4.9 4.94 158.2 510 24.26 21.03

2 4.96 4.44 5.12 153.4 465 22.02 21.11

3 4.88 4.66 4.95 153.3 815 22.74 35.84

4 4.91 4.64 4.92 162 450 22.78 19.75

5 5.03 4.88 5 175.4 575 24.55 23.43

6 4.98 4.82 4.96 167.5 495 24.00 20.62


172 J. A. Bedolla

Promedio 23.63



/ cm2)

1 4.9 4.88 4.95 169.15 545 23.91 22.79

2 5 5.93 5.1 163.1 565 29.65 19.06

3 5 4.9 4.95 168.3 600 24.50 24.49

4 4.88 4.57 5.01 152 595 22.30 26.68

5 4.95 4.64 5.14 164.9 525 22.97 22.86

6 4.87 4.53 4.94 159.7 610 22.06 27.65

Promedio 23.92



/ cm2)

1 4.8 4.78 4.95 158.6 895 22.94 39.01

2 5 4.55 5.15 162 875 22.75 38.46

3 4.95 4.93 4.95 160.5 770 24.40 31.55

Promedio 36.34

Tipo Mortero C Contenido Cal apagada – Ceniza volcánica – arena – Murcilago de cactácea Proporción 1:1:1:0.30 (en peso)



/ cm2)

1 4.8 4.6 5 175.8 110 22.08 4.98

2 5 4.7 4.95 172.5 305 23.50 12.98

3 4.9 4.55 5.1 169.8 355 22.30 15.92

4 5 4.55 5.25 167 345 22.75 15.16

Promedio 12.26



/ cm2)

1 5 4.98 5.1 179 275 24.90 11.04

2 5 4.96 5.1 179.5 295 24.80 11.90

3 5 5.05 5 176 360 25.25 14.26

Promedio 12.40


J. A. Bedolla 173



/ cm2)

1 4.99 4.71 4.99 164.65 200 23.50 8.51

2 4.95 4.86 4.99 169.65 500 24.06 20.78

3 4.97 4.86 5.02 169.4 400 24.15 16.56

Promedio 15.28



/ cm2)

1 5 4.95 5.1 178.5 265 24.75 10.71

2 5 4.93 5.2 183 415 24.65 16.84

3 4.95 4.93 5.05 180 565 24.40 23.15

4 5.14 5.1 5.2 187.7 255 26.21 9.73

5 5.12 5.1 4.99 178.9 355 26.11 13.60

6 5 4.91 5 177.1 555 24.55 22.61

Promedio 16.10



/ cm2)

1 5.1 4.73 5.05 179 515 24.12 21.35

2 5 4.85 5 176 540 24.25 22.27

3 5 5 5 184 500 25.00 20.00

4 4.95 5.13 5 179.6 560 25.39 22.05

5 4.9 4.75 5 166 360 23.28 15.47

6 5 4.88 5 171 355 24.40 14.55

Promedio 19.28



/ cm2)

1 4.98 4.81 5 179.1 735 23.95 30.68

2 4.97 4.96 5 185.35 735 24.65 29.82

3 4.99 4.69 5.01 179.65 660 23.40 28.20

Promedio 29.57


174 J. A. Bedolla

Tipo Mortero D Contenido Cal apagada –arena – Agua Proporción 1:2:0.30 (en peso)



/ cm2)

1 5.03 4.89 5.03 181 250 24.60 10.16

2 4.98 4.82 5.01 180.5 295 24.00 12.29

3 5.06 4.85 5.05 182.2 350 24.54 14.26

Promedio 12.24



/ cm2)

1 5 5 5 172.3 640 25.00 25.60

2 5 4.85 5 172.1 685 24.25 28.25

3 5 4.93 5 179.9 685 24.65 27.79

Promedio 27.21



/ cm2)

1 5 4.83 5.02 173.7 485 24.15 20.08

2 4.92 4.89 4.92 169.5 370 24.06 15.38

3 5 4.73 5.03 171 350 23.65 14.80

4 5.13 4.63 5.2 170.8 405 23.75 17.05

5 5.08 4.68 5.34 167.2 505 23.77 21.24

6 5.04 4.442 4.82 160.4 450 22.39 20.10

Promedio 18.11



/ cm2)

1 5 4.65 5.15 167.7 460 23.25 19.78

2 4.95 4.71 5.15 172.8 430 23.31 18.44

3 4.85 4.75 4.95 166.6 300 23.04 13.02

4 4.95 4.93 5 176.5 620 24.40 25.41

5 5.05 4.85 5.05 182 830 24.49 33.89

6 5 4.85 4.95 171.5 450 24.25 18.56

Promedio 21.52


J. A. Bedolla 175



/ cm2)

1 5 4.91 5.03 191.9 680 24.55 27.70

2 4.9 4.89 4.98 177.8 865 23.96 36.10

3 4.9 4.85 4.97 181.4 815 23.77 34.29

4 5.02 4.86 5.06 178.2 400 24.40 16.40

5 4.98 4.46 5.21 162.7 380 22.21 17.11

6 4.97 4.82 5.04 179.2 545 23.96 22.75

Promedio 25.72



/ cm2)

1 5 4.85 5.1 178 680 24.25 28.04

2 4.9 4.68 5.2 169.7 475 22.93 20.71

3 5 4.8 5 174 695 24.00 28.96

Promedio 25.90

Gráfico 28. Esfuerzo de Ruptura a la Compresión.

Resultados obtenidos de la prueba de resistencia a la flexión. Tipo Mortero A Contenido Cal apagada – Ceniza volcánica – Arena – Murcilago de cactácea Proporción 1:1.25:0.75:0.40 (en peso) Módulo de rotura (esfuerzo máximo en flexión), R = PL/(bd2), Donde P = carga máxima, L = largo entre los soportes, b = ancho y d = alto.


Esfuerzo de Ruptur a Compresión, Cubos

-

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Edad en días

Es

fue

rzo

en

kg

/cm

2

M1

M2

M3

M4


176 J. A. Bedolla

No. Ancho cm

Altura cm

Largo entre soportes

Peso gr. Carga Kg Modulo de ruptura (Kg / cm2)

1 3.95 3.92 10.85 354.00 13.50 4.73

2 3.58 4.04 10.95 375.30 6.50 2.46

3 3.69 4.08 10.98 413.05 8.50 3.10

Promedio 3.43


No. Ancho cm

Altura cm



1 3.63 3.83 10.85 322.00 12.50 4.88

2 3.78 4.00 10.60 327.40 14.50 5.08

Promedio 3.32


No. Ancho cm

Altura cm



1 3.95 3.92 10.85 354.00 13.50 4.73

2 3.68 3.87 11.10 327.50 12.50 4.87

3 3.70 3.90 10.90 338.00 8.50 3.21

Promedio 4.27


No. Ancho cm

Altura cm



1 3.57 4.00 10.60 322.50 14.00 5.20

2 3.63 4.00 10.85 329.00 13.00 4.86

3 3.65 3.90 10.70 320.50 5.50 2.07

Promedio 4.04


No. Ancho cm

Altura cm



1 4.00 3.70 10.90 338.30 14.00 5.16

2 3.85 3.90 10.85 333.20 13.00 4.70

3 3.83 4.15 10.85 353.50 16.00 5.46

Promedio 5.10


No. Ancho cm

Altura cm



1 3.81 4.15 10.50 330.00 25.00 8.30

2 3.78 3.97 10.20 332.50 18.50 6.29

3 3.73 4.13 10.35 326.30 14.00 4.70


J. A. Bedolla 177

4 4.02 3.83 10.85 349.40 18.50 6.52

5 3.95 3.90 10.75 350.30 15.00 5.23

6 3.97 3.87 10.85 348.40 23.50 8.30

Promedio 6.56

Tipo Mortero B Contenido Cal apagada – Ceniza volcánica – Arena – Agua Proporción 1:1.25:0.75:0.40 (en peso) Módulo de rotura (esfuerzo máximo en flexión), R = PL/(bd2), Donde P = carga máxima, L = largo entre los soportes, b = ancho y d = alto.


No. Ancho cm

Altura cm



1 3.85 3.90 10.80 347.00 6.00 2.16

2 3.88 3.90 10.70 348.20 7.50 2.65

3 3.87 3.68 10.85 324.50 5.50 2.10

Promedio 2.30


No. Ancho cm

Altura cm



1 3.03 3.99 10.70 344.45 5.50 2.43

2 3.87 3.91 10.75 329.15 5.50 1.95

3 3.9 3.89 10.80 326.05 6.00 2.14

Promedio 2.17


No. Ancho cm

Altura cm



1 3.95 3.92 10.85 354.00 13.50 4.73

2 3.68 3.87 11.10 327.50 12.50 4.87

3 3.70 3.90 10.90 338.00 8.50 3.21

Promedio 4.27


No. Ancho cm

Altura cm



1 4.09 3.77 10.15 319.00 8.50 2.80

2 3.95 3.70 10.35 318.00 13.00 4.60

3 3.52 3.80 10.40 286.00 9.50 3.69

4 3.87 3.91 10.67 333.20 15.50 5.46

5 3.87 4.04 10.70 389.00 10.00 3.43

6 3.90 3.88 10.70 331.00 13.50 4.77


178 J. A. Bedolla

Promedio 4.13


No. Ancho cm

Altura cm



1 3.43 4.07 10.70 310.09 14.00 5.37

2 3.81 4.08 10.35 322.90 9.00 3.00

3 3.65 3.92 10.45 317.10 17.50 6.39

4 3.83 4.26 10.87 355.75 12.00 4.00

5 3.82 3.91 10.95 340.00 9.50 3.48

6 3.81 4.29 10.85 346.50 14.50 4.81

Promedio 4.51


No. Ancho cm

Altura cm



1 3.67 4.05 10.86 310.09 15.00 5.48

2 3.73 4.03 10.83 322.90 17.50 6.30

3 3.74 3.80 10.83 317.10 11.50 4.38

Promedio 5.39

Tipo Mortero C Contenido Cal apagada – Ceniza volcánica – arena – Murcilago de cactácea Proporción 1:1:1:0.30 (en peso) Módulo de rotura (esfuerzo máximo en flexión), R = PL/(bd2), Donde P = carga máxima, L = largo entre los soportes, b = ancho y d = alto.


No. Ancho cm

Altura cm



1 3.77 4.00 10.80 371.50 2.50 0.90

2 3.77 4.00 10.75 376.00 2.40 0.86

Promedio 0.88


No. Ancho cm

Altura cm



1 3.83 3.95 10.90 327.50 10.00 3.60

2 3.35 3.77 10.90 278.00 6.00 2.59

Promedio 3.10


No. Ancho cm

Altura cm



1 3.94 3.59 10.90 319.80 13.00 5.01


J. A. Bedolla 179

2 3.91 3.75 10.99 316.70 7.00 2.62

3 3.90 4.70 11.00 340.20 5.00 1.50

Promedio 3.04


No. Ancho cm

Altura cm



1 3.92 3.96 10.81 349.30 11.00 3.83

2 3.97 3.86 10.85 347.00 6.00 2.12

3 3.88 3.81 10.61 326.00 14.00 5.02

4 3.90 3.93 10.80 336.75 7.00 2.47

5 3.90 3.69 11.00 321.20 12.00 4.59

6 3.85 3.41 10.85 345.55 4.50 1.86

Promedio 3.32


No. Ancho cm

Altura cm



1 3.90 4.05 10.90 357.00 12.50 4.31

2 3.75 3.90 10.90 342.00 8.00 2.98

3 3.95 7.70 10.75 341.00 11.00 1.94

4 3.90 4.00 11.15 373.20 15.00 5.36

5 3.90 4.00 10.95 349.00 15.00 5.26

Promedio 3.31


No. Ancho cm

Altura cm



1 3.87 3.64 10.85 327.00 10.00 3.85

2 3.92 3.93 10.85 350.60 10.00 3.52

3 3.93 3.92 10.80 354.45 10.00 3.51

Promedio 3.63

Tipo Mortero D Contenido Cal apagada –arena – Agua Proporción 1:2:0.30 (en peso) Módulo de rotura (esfuerzo máximo en flexión), R = PL/(bd2), Donde P = carga máxima, L = largo entre los soportes, b = ancho y d = alto.


No. Ancho cm

Altura cm



1 3.63 3.94 10.90 227.50 6.00 2.29

2 3.50 3.88 10.85 336.00 6.00 2.40


180 J. A. Bedolla

3 3.78 3.93 10.85 363.90 7.50 2.74

Promedio 2.47


No. Ancho cm

Altura cm



1 3.93 4.00 11.00 361.70 8.00 2.80

3.93 3.95 10.75 357.00 8.00 2.77

2 4.00 4.00 11.00 335.00 5.00 1.72

Promedio 2.43


No. Ancho cm

Altura cm



1 3.91 3.86 10.85 342.70 7.00 2.52

2 3.98 4.06 11.00 367.50 10.00 3.40

3 3.93 3.83 10.85 346.30 7.50 2.70

Promedio 2.87


No. Ancho cm

Altura cm



1 3.81 3.95 10.20 334.00 5.00 1.69

2 4.18 4.05 10.80 340.50 10.00 3.19

3 3.82 4.00 10.90 344.50 13.00 4.64

4 4.03 3.90 10.90 349.20 6.50 2.25

5 3.95 3.77 10.85 344.50 5.50 2.00

Promedio 2.30


No. Ancho cm

Altura cm



1 3.95 4.03 10.80 360.80 12.00 4.07

2 3.65 4.04 10.75 358.10 12.25 4.47

3 3.65 3.96 10.75 343.10 7.50 2.79

Promedio 3.77


No. Ancho cm

Altura cm



1 3.70 3.87 10.30 325.50 7.50 2.70

2 3.77 4.03 10.10 343.10 15.50 5.15

3 3.78 4.27 10.10 354.50 8.00 2.50


J. A. Bedolla 181

Promedio 3.45

Gráfico 29. Módulo de Ruptura o Esfuerzo de Ruptura a la Flexión.

Resultados obtenidos de la prueba de resistencia a la Tensión. Tipo Mortero A Contenido Cal apagada – Ceniza volcánica – Arena – Murcilago de cactácea Proporción 1:1.25:0.75:0.40 (en peso) R = Pm x 50 / Sm Donde R = resistencia a la tensión, Pm = peso de las municiones o carga de ruptura en Kg., Sm = sección media de la briqueta en cm2 y 50 = constante de la maquina.


No. Ancho cm

Altura cm

Área (cm2) Peso gr. Carga Kg Esfuerzo

(Kg / cm2)

1 2.50 2.50 6.25 96.00 0.06

2 2.50 2.50 6.25 87.90 0.07

3 2.50 2.30 5.75 73.50 0.10

4 2.50 2.50 6.25 71.00 0.12

5 2.50 2.30 5.75 84.30 0.12

Promedio


No. Ancho cm

Altura cm


(Kg / cm2)

1 2.50 2.40 6.00 79.50 0.13

2 2.50 2.60 6.50 86.40 0.14

3 2.50 2.30 5.75 90.70 0.17

Promedio

Esfuerzo de Flexión, Prismas

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Edad en días

Es

fuer

zo e

n k

g/c

m2

M1

M2

M3

M4


182 J. A. Bedolla


No. Ancho cm

Altura cm


(Kg / cm2)

1 2.50 2.50 6.25 86.50 0.13

2 2.50 2.40 6.00 85.50 0.13

3 2.66 2.40 6.38 94.80 0.13

Promedio


No. Ancho cm

Altura cm


(Kg / cm2)

1 2.50 2.50 6.25 84.50 0.14

2 2.50 2.50 6.25 85.10 0.14

3 2.50 2.50 6.25 85.00 0.99

Promedio


No. Ancho cm

Altura cm


(Kg / cm2)

1 2.55 2.48 6.32 92.70 0.14

2 2.53 2.48 6.27 87.00 0.12

3 2.54 2.39 6.07 80.90 0.07

Promedio


No. Ancho cm

Altura cm


(Kg / cm2)

1 2.50 2.50 6.25 85.80 0.21

2 2.50 2.50 6.25 86.10 0.21

3 2.50 2.50 6.25 87.00 0.22

Promedio

Tipo Mortero B Contenido Cal apagada – Ceniza volcánica – Arena – Agua Proporción 1:1.25:0.75:0.40 (en peso) R = Pm x 50 / Sm Donde R = resistencia a la tensión, Pm = peso de las municiones o carga de ruptura en Kg., Sm = sección media de la briqueta en cm2 y 50 = constante de la maquina.


No. Ancho cm

Altura cm


(Kg / cm2)

1 2.50 2.50 6.25 83.10 0.15

2 2.30 2.40 5.52 82.60 0.05


J. A. Bedolla 183

3 2.40 2.30 5.52 83.70 0.10

Promedio


No. Ancho cm

Altura cm


(Kg / cm2)

1 2.50 2.40 6.00 92.20 0.13

2 2.50 2.20 5.50 87.60 0.12

3 2.50 2.54 6.35 85.00 0.15

Promedio


No. Ancho cm

Altura cm


(Kg / cm2)

1 2.60 2.60 6.76 87.80 0.16

2 2.30 2.30 5.29 86.40 0.13

3 2.40 2.40 5.76 80.30 0.13

Promedio


No. Ancho cm

Altura cm


(Kg / cm2)

1 2.50 2.40 6.00 99.50 0.10

2 2.50 2.40 6.00 84.50 0.12

3 2.50 2.40 6.00 89.70 0.23

Promedio


No. Ancho cm

Altura cm


(Kg / cm2)

1 2.50 2.40 6.00 93.00 0.11

2 2.50 2.40 6.00 83.30 0.08

3 2.50 2.40 6.00 84.80 0.08

Promedio


No. Ancho cm

Altura cm


(Kg / cm2)

1 2.50 2.50 6.25 82.10 0.18

2 2.54 2.46 6.25 78.20 0.18

3 2.40 2.50 6.00 89.50 0.10

Promedio


184 J. A. Bedolla

Tipo Mortero C Contenido Cal apagada – Ceniza volcánica – arena – Murcilago de cactácea Proporción 1:1:1:0.30 (en peso) R = Pm x 50 / Sm Donde R = resistencia a la tensión, Pm = peso de las municiones o carga de ruptura en Kg., Sm = sección media de la briqueta en cm2 y 50 = constante de la maquina.


No. Ancho cm

Altura cm


(Kg / cm2)

1 2.50 2.43 6.08 82.10 0.04

2 2.52 2.37 5.97 82.30 0.06

3 2.50 2.30 5.75 88.80 0.08

Promedio


No. Ancho cm

Altura cm


(Kg / cm2)

1 2.60 2.36 6.14 87.50 0.12

2 2.50 2.50 6.25 80.00 0.13

3 2.50 2.50 6.25 81.00 0.10

3 2.50 2.40 6.00 86.30 0.10

Promedio


No. Ancho cm

Altura cm


(Kg / cm2)

1 2.50 2.43 6.08 82.10 0.04

2 2.52 2.37 5.97 82.30 0.06

3 2.50 2.30 5.75 88.80 0.08

Promedio


No. Ancho cm

Altura cm


(Kg / cm2)

1 2.50 2.40 6.00 83.00 0.13

2 2.58 2.72 7.02 97.00 0.06

3 2.50 2.42 6.05 82.80 0.06

Promedio


No. Ancho cm

Altura cm


(Kg / cm2)

1 2.40 2.40 5.76 81.70 0.08


J. A. Bedolla 185

2 2.30 2.40 5.52 83.20 0.13

3 2.50 2.30 5.75 89.40 0.09

Promedio


No. Ancho cm

Altura cm


(Kg / cm2)

1 2.50 2.50 6.25 86.90 0.17

2 2.50 2.50 6.25 88.70 0.19

Promedio

Tipo Mortero D Contenido Cal apagada –arena – Agua Proporción 1:2:0.30 (en peso) R = Pm x 50 / Sm Donde R = resistencia a la tensión, Pm = peso de las municiones o carga de ruptura en Kg., Sm = sección media de la briqueta en cm2 y 50 = constante de la maquina.


No. Ancho cm

Altura cm


(Kg / cm2)

1 2.50 2.38 5.95 83.55 0.10

2 2.53 2.47 6.2491 88.65 0.10

3 2.50 2.46 6.15 87.30 0.09

Promedio


No. Ancho cm

Altura cm


(Kg / cm2)

1 2.50 2.40 6.00 80.50 0.03

2 2.50 2.36 5.90 81.60 0.07

3 2.53 2.52 6.38 85.40 0.04

4 2.49 2.58 6.42 87.00 0.04

5 2.54 2.50 6.35 84.80 0.04

Promedio


No. Ancho cm

Altura cm


(Kg / cm2)

1 2.50 2.40 6.00 85.00 0.14

2 2.50 2.40 6.00 90.50 0.12

3 2.50 2.50 6.25 85.00 0.10

Promedio


186 J. A. Bedolla


No. Ancho cm

Altura cm


(Kg / cm2)

1 2.55 2.55 6.50 86.20 0.05

2 2.50 2.50 6.25 86.50 0.06

3 2.50 2.50 6.25 87.10 0.16

Promedio


No. Ancho cm

Altura cm


(Kg / cm2)

1 2.49 2.45 6.10 80.80 0.08

2 2.50 2.45 6.13 85.50 0.09

3 2.40 2.45 5.88 82.50 0.11

Promedio


No. Ancho cm

Altura cm


(Kg / cm2)

1 2.50 2.30 5.75 99.50 0.10

2 2.50 2.40 6.00 81.90 0.16

3 2.50 2.40 6.00 83.00 0.19

Promedio

Gráfico 30. Esfuerzo de Tensión.

Esfuerzo de Ruptura a Tensión, Briquetas

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Edad en días

Esf

ue

rzo

en

kg

/cm

2

M1

M2

M3

M4


J. A. Bedolla 187

5.1.4. Resultados y Discusión La cal apagada artesanalmente presentó un área superficial del orden de 600 % superior a la que presentó la cal hidráulica hidratada comercial, ningún cementante presentó un valor tan alto: esta puede ser una razón para el incremento de la resistencia mecánica de los morteros elaborados con cal apagada artesanalmente. Al mismo tiempo la ceniza volcánica activada mediante la eliminación de líticos, provocó incrementos en la resistencia mecánica de los morteros en los cuales fue adicionada. El mucílago fue también un factor que permitió el incremento de la resistencia mecánica, pero también tuvo efecto sobre la trabajabilidad de la mezcla fresca de mortero, permitiendo mayor manejabilidad para el llenado de los especímenes. Los morteros de cal estudiados cumplen con el objetivo de presentar mayores relaciones entre tensión/compresión y flexión/compresión que los valores actualmente conocidos para adhesivos como el concreto hidráulico elaborado con cemento pórtland, cuya relación entre el esfuerzo de tensión y el esfuerzo de compresión suele ser del orden del 10 %, fT = (0.10 f’c) a 28 días de edad, cuando se obtiene el 100 % de la resistencia; mientras que en los casos de morteros de cal apagada artesanalmente caracterizados en esta investigación, los porcentajes observados son del orden de 34 a 52%, es decir fT = (0.34 a 0.52 del fc). Si también se relacionan de manera simple y directa los resultados de las propiedades de módulo de ruptura a flexión contra el esfuerzo de ruptura a compresión, refiriéndonos nuevamente al caso del cemento pórtland como adhesivo se tiene 19 a 30%, es decir MR = (0.19 a 0.30 del f’c), mientras que en los casos de morteros con cal apagada artesanalmente los valores fluctúan de 0.65 a 0.95, MR = (0.65 a 0.95 del fc). Los resultados obtenidos con los morteros elaborados con ceniza volcánica como parte de los agregados, presentaron una mayor resistencia a la permeabilidad, ya que estos presentan un mínimo de vacios con respecto a los elaborados únicamente con arena volcánica, lo que permite cubrir la superficie y contenido con mayor satisfacción. La forma esférica de las partículas del agregado proporciona una mezcla de mortero más resistente y manejable, influye también en su economía, las partículas agregadas o planas, como lo son en el caso de la arena volcánica, presentan con relación al volumen un área vacía mucho mayor por lo que es necesario recubrir con lechadas, restándole manejabilidad y plasticidad al mortero fresco.

5.1.5. Conclusiones Los morteros de cal han mostrado su eficiencia al carbonatarse con respecto al tiempo y llegar a su equilibrio con la naturaleza al volver al estado inicial de Carbonato de Calcio. Las adiciones encontradas de manera empírica, como el caso de la ceniza volcánica o limo demuestran aquí su eficacia al comprobarse que las cenizas presentaron ligera actividad puzolánica por tratarse de microsílica. Los agregados pétreos le proporcionaron estabilidad volumétrica a los morteros, por su origen volcánico la porosidad incrementó su área superficial y consecuentemente trabazón mecánica y valores superiores para el MR. La cal apagada artesanalmente presentó área superficial muy elevada con respecto a los cementantes existentes en el mercado, lo que concuerda con lo descrito en los tratados de Vitrubio, quien siempre


188 J. A. Bedolla

sostuvo que la resistencia de los morteros de cal se debía casi exclusivamente al apagado de la cal, pero deberá continuarse con la caracterización de la misma. El mucílago de cactácea proporcionó alta trabajabilidad a la mezcla, mejorando al mismo tiempo la percepción subjetiva ornamental, la superficie de las caras fue tersa y brillante. Debe continuar investigándose acerca de las propiedades de los morteros de cal, haciendo variaciones entre las cales existentes en los mercados y los reportados en los tratados históricos de construcción, así como observar los efectos de los diferentes aditivos en ellos y las modificaciones que pueden obtenerse en las propiedades mecánicas cuantificadas.

5.1.6. Aplicación de morteros en campo Con los resultados obtenidos hasta el momento podemos concluir la caracterización física y mecánica de los morteros propuestos de la siguiente manera: Nombre Proporción (en partes) Contenido Aplicación en el campo de la restauración

Mortero A 1:1.25:0.75:0.40 (en peso) Cal apagada – Ceniza volcánica – Arena – Murcilago de cactácea

Recubrimientos en mamposteria de cantería con humedad constante e intemperie

Mortero B 1:1.25:0.75:0.40 (en peso) Cal apagada – Ceniza volcánica – Arena – Agua

Recubrimientos en mamposterías al intemperie y juntas de unión en mampostería regular

Mortero C 1:1:1:0.30 (en peso) Cal apagada – Ceniza volcánica – arena –Murcilago de cactácea

Juntas de unión de mampostería irregular en elementos a compresión

Mortero D 1:2:0.30 (en peso) Cal apagada –arena – Agua Juntas de unión en mampostería irregular simples

Como se menciono anteriormente, la mayoría de los morteros experimentados fueron aplicados en diversas actividades de restauración en campo previo a la aplicación definitiva de los morteros seleccionados obteniendo los siguientes resultados: Tipo de mortero: Mortero A Lugar de aplicación: Templo del siglo XVII, ubicado en la localidad de Chucandiro municipio de

Chucandiro, Michoacán. Aplicación: Recubrimiento en muros de mampostería exteriores. Diagnostico: El inmueble presentaba ausencia de recubrimientos en todos sus muros de mampostería a causa de una falta de mantenimiento por la cual en el transcurso de los años la pérdida fue total. Al ser una localidad ubicada sobre la cuenca de la laguna de Cuitzeo, el nivel friático se presenta a los 50 cm de profundidad, lo que ocasionaba una humedad por capilaridad constante provocando el humedecimiento de muros y recubrimientos, esto aunado a una falta de limpieza en los terrenos colindantes al templo en donde se acumulaba tierra vegetal, escombro y maleza recargados sobre los muros laterales del templo, aumentando asi la altura de la humedad sobre estos. Al momento de la intervención, las juntas de las mamposterías se encontraban severamente dañadas, en algunos casos la pérdida era casi total por disgregación de morteros. La orientación del templo es oriente poniente y los muros en cuestión corresponden a la cara oriente, la cara poniente y el muro sur, los vientos

J. A. Bedolla

dominantpor lo que Estado act

Tipo de m Lugar de a

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2. Aplicación de re

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glo XVI en la l

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Angahuan, m

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189

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Uruapan

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T

A

190

Aplicación:

Diagnostico: Pérdida parcmantenimienencuentra ublas lluvias exproveniente asoleamientocausan que d

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Aplicación:

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Conclusiones

Conclusiones

J. A. Bedolla 197

Conclusiones. Es remarcable el hallazgo de encontrar una respuesta al porqué de la sugerencia empírica indicada por los tratadistas acerca del empleo de la cal apagada artesanalmente en sitio. Se probó experimentalmente lo indicado por estos tratadistas de construcción. La experimentación incluyó desde las propiedades macroscópicas hasta la microestructura de la cal asi como la caracterización del área superficial arrojó un resultado alentador de porqué debe apagarse la cal en sitio: su área superficial se incrementa de manera no lineal con el tiempo de hidratación de la cal en sitio, y éste fenómeno (flocular) es el origen del incremento de la resistencia y durabilidad de las mezclas. Un mortero es un material que resulta de la mezcla íntima de granos de arena, con un aglutinante (en este caso la cal apagada de manera artesanal) y agua. En su mayoría las propiedades y característica de los morteros dependen principalmente de la naturaleza de los componentes del aglutinante. Ésa es la razón para la cual, su evolución con el tiempo ha estado muy relacionada al desarrollo de cementos artificiales como material de construcción y ha dejado atrás el uso de materiales naturales como la cal. Desde la consolidación de la civilización romana el uso de morteros de cal se generalizó y se extendió. Esto trascendió por generaciones hasta el siglo XVIII, donde surgen aglutinantes hidráulicos, los cuales empiezan a reemplazar la cal parcialmente. Estos nuevos materiales endurecieron más rápidamente y desarrollaron resistencias mecánicas superiores. En el siglo de XIX, la invención de cemento portland revolucionó el mundo de los materiales para la construcción, sustituyendo completamente el uso de la cal en todo tipo de construcciones civiles y militares. Tradicionalmente con el propósito de modificar y/o mejorar algunas de las propiedades de los morteros, a través del tiempo se han hecho mixtos (junto con los componentes básicos) se mezclaron adiciones de productos diferentes a los agregados comunes. Estos productos han evolucionado a lo largo del tiempo. En la época de la colonia con toda la tradición constructiva generada por los tratados de construcción, algunas mezclas estaban adicionadas de substancias naturales orgánicas (sangre, el jugo del higo, la grasa del cerdo, yema de huevo, etc.). Subsecuentemente hace mucho tiempo los morteros, como el elemento constructivo, han tenido una misión doble: en una mano para hacer el eslabón entre otros materiales (fundamentalmente mampostería de piedra); y por otro lado cubrir y proteger las superficies de columnas, paredes, fachadas en otros elementos. Ellos han sido, a una cierta magnitud, la piel del edificio. Es obvio que estas funciones son vitales para la conservación del "monumento", y ellos revelan la importancia de estos materiales en la Herencia Histórica. Se comprobó que algunas características de los morteros (principalmente aquellos relacionaron con la composición heterogénea y la porosidad alta) pueden afectar su durabilidad haciéndolos atacables fácilmente para los agentes externos lo que contribuye a la inestabilidad de los materiales con los que está en contacto. Todo esto explica claramente el importante papel de los morteros en la conservación de los edificios históricos. Aunque en México es relativamente nuevo el interés por el estudio sistemático de morteros antiguos, se observó como en Europa esta temática ha sido sumamente estudiada. Es a partir donde el ICCROM, incurre en el campo de los morteros antiguos con la finalidad de encontrar las mejores características para los morteros utilizados en las actividades de restauración.


198 J. A. Bedolla

Se pudo observar y llegar a la conclusión que los estudios sobre los morteros antiguos han sido principalmente centrados en la caracterización e identificación de sus componentes (de un punto de vista cuantitativo), lo cual fue de suma importancia para este estudio ya que los resultados e información de estos estudios fueron usados en muchas ocasiones para diferenciar los pasos constructivos para la caracterización material de los morteros tanto europeos como prehispánicos. Como conclusión de la revisión documental, divididas en dos aspectos: tratados de construcción y estudios contemporáneos sobre morteros históricos, podemos decir lo siguiente: Estudios contemporáneos: Cabe mencionar que esta revisión se hizo con la finalidad de encontrar la caracterización material de los morteros, observar si los agregados empleados contenían elementos que le otorgaran características distintas a los agregados utilizados en la actualidad y cómo funcionaban estos en la mezcla. En este aspecto encontramos cómo los materiales seleccionados no son distintos ni contemplan características distintas a los que nos rodean en nuestra región de estudio, ciertamente los materiales provienen de formaciones distintas, sin embargo la función a las que estaban destinados no es distinta a las características que muestran los agregados locales. Lo que si podemos señalar es que en el caso de los morteros romanos y de los morteros prehispánicos había una selección muy meticulosa de los materiales que integrarían los morteros así como de sus proporciones y adiciones naturales. Estudio de los tratados. Por otro lado era de interés la técnica utilizada para la elaboración de los morteros, desde el momento de seleccionar los materiales, su preparado y la aplicación de éstos en la mezcla para la elaboración de morteros, para lo cual encontramos como existía un criterio de selección de los tratamientos más apropiados para cada mortero, dependiendo de su uso y función. Se encuentra y concluye que los morteros eran elaborados dependiendo de su uso y función en las edificaciones, los resultados de los estudios analizados nos permitieron ver que por lo menos existieron siete tipos de morteros: 1. Los morteros simples de cal y agregados. 2. Los morteros de cal y agregados puzolánicos. 3. Los morteros de cal con propiedades hidráulicas. 4. Los morteros de cal y yeso. 5. Los morteros de cal con arcilla como aglutinante. 6. Los morteros de cal con adiciones orgánicas como aglutinantes. 7. Los morteros de cal con más de un aglutinante. En términos generales todos los morteros tienen como base la cal y adiciones que seguramente mejoraban sus propiedades, se observó como la evolución de los morteros llevó al descubrimiento de la puzolana y las propiedades que le conferían al material, generalizando de manera tradicional su uso en las mezclas. Con respecto a la cal. Concluimos que el aglutinante usado en los morteros de cal de cualquier época antigua europea y prehispánica, es hidróxido del calcio que se transforma químicamente en CaCO3 cuando ésta se carbonata (compuesto responsable del endurecimiento del material) y se llega a la maxima resistencia y durabilidad. Las condiciones generales, cuando se elabora la cal, se definen como aglutinantes con sus elementos principales: óxido del calcio e hidróxido del calcio (CaO. Ca(OH)2), óxido e hidróxido de magnesio (MgO,

Conclusiones

J. A. Bedolla 199

Mg(OH)2), sílice (SiO2), alúmina (Al2O3) y óxido de hierro (Fe2O3) en algunos casos. La elaboración de la cal se clasifica en dos grupos según su contenido químico: 1. La cal aérea. Se constituye fundamentalmente por el óxido del calcio y/o hidróxido de calcio (cal apagada). 2. La cal hidráulica. Las cales hidráulicas consisten predominantemente en silicatos del calcio, aluminatos del calcio e hidróxido del calcio. La diferencia principal entre la cal aérea y la hidráulica, reside en que en el primer caso el suministro de agua tiene el único objetivo de facilitar el mezclado de los componentes en la elaboración de un mortero, pero no interviene en ninguna reacción química. El proceso de endurecimiento del mortero que se lleva a cabo del contacto de la cal y el aire, se da a través de la reacción del Ca(OH)2 con el CO2 atmosférico produciendo CaCO3. Este producto proporciona al mortero de cal las propiedades físicas, químicas así como sus propiedades mecánicas. A diferencia de los morteros hidráulicos en donde el suministro de agua sÍ interviene en las reacciones químicas de los componentes de la cal, haciendo reaccionar químicamente los silicatos y aluminatos (los dos se presentan como materia prima de la cal) generando la formación de compuestos hidratados que confieren al mortero algunas propiedades diferentes a aquéllos obtenidos con las cales aéreas. Los agregados puzolánicos Como se observó los materiales puzolánicos son substancias naturales o algunos derivados industriales que tienen una estructura amorfa o parcialmente cristalina, formados por sílice, silico – aluminio los cuales combinados, son parte de la composición de las puzolanas. Estos elementos no endurecen por sí solos cuando se mezclan con el agua, pero cuando ellos están finamente pulverizados y en con la presencia de agua, pueden reaccionar con el hidróxido del calcio a la temperatura ambiente formando silicatos del calcio hidratados, otorgándole propiedades mecánicas más fuertes a los morteros. Dentro de las propiedades físicas que podemos concluir con el uso de puzolanas en los morteros de cal son: 1. Un ligero aumento en la resistencia mecánica comparado con los morteros de cal sin puzolanas (asumimos que con el transcurso del tiempo va adquiriendo mayor resistencia). 2. Cierta capacidad de deformación (módulo de elasticidad). 3. Una mayor resistencia ante las condiciones climáticas adversas. 4. La presencia escasa de sales solubles. 5. Menor permeabilidad que los morteros de cal sin puzolanas. Caracterización de los morteros El avance tecnológico de hoy en día y sobre todo el acceso a él, permitió hacer una caracterización física y química, a grandes rasgos, de los morteros antiguos y de algunas propuestas de morteros de cal apagada para su uso en la restauración. El uso de instrumentales técnicos y las herramientas analíticas, usuales para este tipo de investigaciones materiales como lo fueron la difracción de rayos X (DRX), análisis termo gravimétrico (TGA), microscopia electrónica de barrido (MEB) microscopia óptica o análisis petrográfico, entre otros, nos permitió establecer con bastante precisión la mineralogía y el micro estructura de las fases constitutivas de los morteros analizados; sin embargo, estas herramientas y los resultados obtenidos de éstas no cubrirían los objetivos precisos de esta investigación sin tener antes la información teórica e histórica de la elaboración de los morteros y de sus componentes materiales, lo cual en conjunto nos permitió conocer y obtener la información necesaria para proponer un mortero con sus materiales seleccionados que cubra las necesidades ante los agentes de deterioro de nuestra región de estudio.


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Cabe mencionar que para lo anterior, el problema real al que nos enfrentamos en primer instancia, en los estudios de los morteros antiguos o de cualquier otro material, fue el de conocer los aspectos físicos y químicos de la estructura que componían los materiales utilizados en los morteros en los edificios históricos, de lo cual se derivó la dificultad de conocer la identificación de los materiales, su proceso de elaboración y el proporcionamiento utilizado en la mezcla, aspectos de gran interés al inicio de esta investigación que nos darían los parámetros de conocer, comparar y proponer los materiales, técnicas y proporcionamientos de un mortero que garantizara su durabilidad ante los agentes comunes de deterioro de estos elementos. Los resultados de estos estudios dieron pauta para seleccionar los materiales más adecuados de la región, y sabiendo cual era su uso y función dentro de la micro estructura de un mortero, el mejor proporcionamiento de estos, de tal manera que se espera que la propuesta de estos morteros lleguen a tener la posibilidad de obtener las características físicas y mecánicas similares a la de los morteros antiguos. Conclusiones del procedimiento Como primer punto en el procedimiento del análisis de los morteros, la investigación se dividió en tres vertientes: 1. El estudio y análisis de los aspectos teóricos e históricos de los morteros a través del tiempo; 2. El estudio y análisis del mortero desde el punto de vista material en cuanto a los aspectos físicos y químicos, lo cual a su vez se subdividió en aglutinantes y agregados (inertes y orgánicos); 3. Estudio y análisis de los morteros de cal, en los aspectos mecánicos y su comportamiento ante los agentes comunes de deterioro. En el primer caso se obtuvo la información necesaria para conocer las técnicas de elaboración y los materiales utilizados en la antigüedad, corroborando esto a través del estudio de 56 tratados de construcción. El segundo punto sin duda alguna, dada nuestra formación, no pudo haber sido posible sin la ayuda multidisciplinaria de especialistas en el campo. El primer paso en este procedimiento consistió en separar los agregados del aglutinante. Las pruebas y análisis básicos que se le realizaron a los materiales que anteriormente se describieron dieron como resultado concreto los siguientes putos:

Una primera distinción básica de la cal apagada en su proceso de carbonatación, los análisis comprobaron como a mayor cantidad de tiempo de apagado es mayor el porcentaje de calcita, de la misma manera se comprobó que a mayor edad de apagado mayor es su área superficial, así como a mayor volumen de agua en su proceso de hidratación, la sedimentación es más lenta y produce una mayor plasticidad en el material.

Por otro lado, se distinguió la reacción de la cal ya en morteros y su proceso de carbonatación, en general las muestras mostraron una matriz del carbonato y la ausencia de minerales, como agregados puzolánicos.

De la misma manera que el anterior, se distinguió la reacción de la cal en morteros adicionados con agregados puzolánicos dando como resultado una matriz del carbonato así como la presencia de agregados puzolánicos, esto se evidencía en la difracción de rayos X y los análisis del microscopio electrónico de barrido. En el análisis de difracción de rayos X realizada a los morteros propuestos, resalta la presencia de materiales puzolánicos, sin embargo, esta comprobación tendrá que efectuarse con más análisis químicos, que nos permitan medir la actividad puzolanica dentro de los morteros.

Conclusiones

J. A. Bedolla 201

Los morteros propuestos Podemos concluir que los materiales que se seleccionaron para la elaboración de morteros aptos para las actividades de restauración que cumplan con las necesidades ante los agentes de deterioro comunes de nuestra región de estudio, se apegan a lo establecido en los documentos doctrinales que rigen la ética profesional de los restauradores:

Fácil elaboración.

Aptos para el medio físico en el que aplicarán

Poca contracción durante su fraguado

Características mecánicas similares a los morteros antiguos existentes en su lugar de aplicación

Resistencia y poca presencia de sales solubles Concluimos que los morteros para restauración de inmuebles históricos deben diseñarse específicamente para caso en particular, teniendo en cuenta siempre su uso y función dentro de la estructura del inmueble. De la misma manera no se debe perder de vista la compatibilidad de materiales con las superficies o elementos en los que se vayan a aplicar. Con los estudios realizados podemos concluir que los morteros elaborados a base de cal apagada son la mejor opción para las actividades de restauración, sin embargo podemos concluir también que hay que conocer muy a fondo las características de los agregados y de la cal misma para poder emplear bien este material, lo cual podemos expresar, por experiencia, lo siguiente: Morteros para unión o relleno. Las pruebas de laboratorio y las aplicaciones prácticas de estos morteros nos llevan a comprobar que el mortero ideal para la elaboración de mamposterías, rellenos y rejunteos profundos deben ser de cal apagada, un agregado volcánico fino (arena negra) y un material puzolánico, preferentemente cernido (ceniza volcánica o tierra de Acámbaro). Morteros para recubrimiento Los morteros para recubrimiento deben responder a las necesidades particulares del inmueble, mamposterías de cantería irregular sin problemas de humedad, se utilizará la misma proporción que el mortero para unión, sin embargo, si el muro presenta humedad por capilaridad, se substituirá la arena volcánica por arena de río. Para mamposterías de cantería regular se usará Cal apagada – arena de río y/o ceniza volcánica. Para enlucidos, únicamente se utilizará la cal con la ceniza volcánica. En cuanto al aglutinante, está más que comprobado, que el largo reposo del apagado es garantía de un material con mejores propiedades físicas, químicas y mecánicas, por lo que se podría establecer que un período mínimo de apagado por el que debe de pasar la cal, sea de dos meses. Como conclusiones parciales podemos establecer lo siguiente: Los morteros de cal sin duda alguna son la mejor opción para las actividades de restauración, las características físicas y mecánicas que se pueden obtener con este material pueden ser igual o de características similares a las de los morteros antiguos, tanto romanos como prehispánicos. En nuestra región de estudio contamos con los materiales adecuados y con la calidad necesaria para la fabricación de buenos morteros de cal apagada. Es falsa la idea que se tiene de que un mortero de cal es de baja calidad, de la misma manera es falso que se ayuda al mortero de cal apagada cuando se le mezcla cemento actual, ya que no es necesario, las


202 J. A. Bedolla

propiedades mecánicas se van obteniendo a lo largo del tiempo, llegando a mostrar características similares a las del mortero envasado. Los morteros antiguos no contemplan ningún secreto ni elemento que los haga diferentes a los que podemos fabricar hoy en día. Consideramos que la problemática mayor que existe en este aspecto es la pérdida de la técnica y el desconocimiento de los materiales. Ciertamente, lo indispensable y como requisito que se debe de tener para la elaboración de un buen mortero de cal es el conocimiento puntual de la técnica, desde la selección del material, la función y uso a la que se destinara el mortero, la técnica de proceso de apagado de la cal, las proporciones ideales para cada particularidad y sobre todo, lo que consideramos más importante, la técnica de aplicación de los morteros.

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tesis doctoral de cal

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