lÓpez, m.; yÁÑez, a.; gomes da costa, s.; avellÀ, l ......fraguado y la resistencia en...

LÓPEZ, M.; YÁÑEZ, A.; GOMES DA COSTA, S.; AVELLÀ, L., (Coord.). Actas del Congreso Internacional de Eficiencia Energética y Edificación Histórica / Proceedings of the International Conference on Energy Efficiency and Historic Buildings (Madrid, 29-30 Sep. 2014). Madrid: Fundación de Casas Históricas y Singulares y Fundación Ars Civilis, 2014. ISBN: 978-84-617-3440-5

Edited by

Fundación de Casas Históricas y Singulares

Fundación Ars Civilis

Coordinated by

Mónica López Sánchez. Fundación Ars Civilis

Ana Yáñez Vega. Fundación de Casas Históricas y Singulares

Sofia Gomes da Costa. Fundación de Casas Históricas y Singulares

Lourdes Avellà Delgado. Fundación Ars Civilis

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2014. Texts: the respective authors (or their employers); Proceedings: the coordinators and editors.

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Traditional and technological knowledge: concepts, techniques, practices, uses,

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HEATH, N.

EFICIENCIA ENERGÉTICA Y VALORES PATRIMONIALES. LECCIONES DE UNA INVESTIGACIÓN Y UN SEMINARIO / Energy efficiency and heritage values. Lessons of a Research and a Seminar ............................................................................................. - 110 -

GONZÁLEZ MORENO-NAVARRO, J. L.

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LUCCHI, E.; GAREGNANI, G.; MATURI, L.; MOSER, D.

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DESIGN OF A CONTROL SYSTEM FOR THE ENERGY CONSUMPTION IN A WALL-HEATED CHURCH: SANTA MARIA ODIGITRIA IN ROME ................................................................. - 145 -

MANFREDI, C.; FRATERNALI, D.; ALBERICI, A.

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ENDRES, E.; SANTUCCI, D.

SISTEMA MÓVIL INTEGRADO PARA LA REHABILITACIÓN ENERGÉTICA DE EDIFICIOS: LÁSER 3D, TERMOGRAFÍA, FOTOGRAFÍA, SENSORES AMBIENTALES Y BIM / Integrated mobile system for building energy rehabilitation: 3D laser, termography, fotography, environmental sensors and BIM .................................................................................... - 169 -

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CONSECUENCIAS CONSTRUCTIVAS Y ENERGÉTICAS DE UNA MALA PRÁCTICA. ARQUITECTURAS DESOLLADAS / Energy and constructive consequences of a bad practice. Skinned architectures ..................................................................................... - 186 -

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rreehhaabbiilliittaattiioonn

PALOMAR, I.; BARLUENGA, G.; PUENTES, J.

PALOMAR, I.: Dpto. Arquitectura, Universidad de Alcalá, Alcalá de Henares – España. [email protected] BARLUENGA, G.: Dpto. Arquitectura, Universidad de Alcalá, Alcalá de Henares – España PUENTES, J.: Dpto. Arquitectura, Universidad de Alcalá, Alcalá de Henares – España

RESUMEN

En la rehabilitación de edificios, es habitual la reparación o sustitución de los morteros de revestimiento

de los paramentos. Muchos de los inmuebles a rehabilitar presentan, además, importantes deficiencias

respecto a las exigencias de eficiencia energética y de prestaciones higrotérmicas y acústicas actuales. Esto

limita su habitabilidad, entendida desde los estándares actuales, debido a los altos consumos energéticos y

un bajo control ante el ruido. Los materiales que se utilizan actualmente en rehabilitación han sido

desarrollados específicamente para esta aplicación concreta y satisfacen las exigencias actuales de

resistencia, aplicabilidad y comportamiento. Surge una oportunidad de mejorar el comportamiento general

de los edificios, utilizando nuevos morteros para rehabilitación con comportamiento térmico y acústico

mejorado.

En el presente trabajo se presenta el desarrollo experimental llevado a cabo para obtener un mortero

pigmentable de cal y cemento con propiedades térmicas y acústicas mejoradas, aplicable en paramentos

interiores y exteriores, útil tanto en obra nueva como, especialmente, en rehabilitación. Para el diseño del

material se han empleado diferentes componentes, entre los que destacan áridos sin fracción fina, áridos

ligeros o fibras. El conglomerante es una mezcla cal aérea y de cemento blanco, mejorando los tiempos de

fraguado y la resistencia en endurecido de la cal y reduciendo el contenido en sales solubles de los cementos,

relacionadas con patologías en el patrimonio construido. Además, la mezcla se adecua a los requerimientos

estéticos por ser pigmentable con óxidos metálicos.

Una vez diseñadas las mezclas, éstas se caracterizaron en estado fresco (consistencia y retracción) y en

estado endurecido (resistencia a compresión, a flexión y a la adhesión y fisuración) y se ha medido la

conductividad térmica y la absorción acústica. Se ha identificado que estos parámetros térmicos y acústicos

están relacionados con la estructura porosa del material.

De este modo, se ha establecido un procedimiento para caracterizar un mortero para revestimiento

teniendo en cuenta sus características térmicas y acústicas, lo que ha permitido diseñar un mortero útil para

paramentos exteriores e interiores con un comportamiento térmico y acústico sustancialmente mejor que un

mortero de revestimiento convencional. Se ha logrado una densidad suficiente para ser usado como acabado

final sin necesidad de protección, ya que tiene una resistencia mecánica y adherencia adecuada.

Palabras clave: mortero de cal-cemento, rehabilitación, revestimientos, árido de granulometría

discontinua, áridos ligeros, fibras, estado fresco, estado endurecido, propiedades térmicas, propiedades

acústicas.

ABSTRACT

The rehabilitation of buildings often requires the restitution or substitution of coating mortars, due to

their deterioration. Many old buildings are characterized by large energy consumption and a low noise

control, according to today’s thermal and acoustic standards. Thus, habitability improvement has become a

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main concern of rehabilitation techniques and materials. The opportunity to fulfill the nowadays habitability

requirements, besides the technical or functional requirements, through the design of new mortar coatings

arises.

This paper presents an experimental program to design a pigmentable lime-cement coating mortar, for

both indoors and outdoors application, with improved thermal and acoustic performance, for repair,

rehabilitation or new buildings. To achieve functional, technical and thermal and acoustic requirements on

lime-cement mortars, a gap-graded aggregate and low amounts of lightweight aggregates (LWA) or fibers

were used. The binder combined aerial lime and white cement in order to: accelerate lime setting-time,

improve lime mechanical performance, reduce pathologies related to cement’s alkalis content and allow

colored mortars.

According to its use as a coating mortar, conventional parameters were measured both in the fresh

(consistency and free shrinkage) and the hardened states (compressive, flexural and adhesion strength and

cracking risk). Besides, thermal and acoustic properties were evaluated. A parametric analysis allowed the

identification of some relations among thermal conductivity, sound absorption coefficient and pore

structure.

The main goal of the study is, therefore, to set an experimental methodology and benchmarks to design

and characterize a coating mortar for its use in rehabilitation, improving sound absorption coefficient,

reducing sound reflection and avoiding noise problems, and thermal conductivity, enhancing thermal

insulation. In addition, the apparent density and mechanical and adhesion strength achieved allowed their

use as finishing materials.

Key words: lime-cement mortar, rehabilitation, coating mortar gap-graded aggregate, lightweight

aggregates, fibres, fresh state, hardened state, thermal properties, acoustic properties.

1. INTRODUCCIÓN

A lo largo de la vida útil de un edificio, las condiciones de habitabilidad se van perdiendo debido al deterioro de los materiales y al incremento de las exigencias. Actualmente, la normativa española [1, 2] establece unas exigencias que hacen que lo construido con anterioridad no cumpla con los estándares de confort mínimos tanto térmicos como acústicos. Esto determina una diferencia sustancial entre las condiciones requeridas para poder ser habitado y las prestaciones reales del inmueble, haciendo necesaria una intervención en el edificio para mejorarlo térmica y acústicamente.

Un modo de actuar en esos inmuebles es rehabilitar las fachadas mediante el uso de morteros que se desarrollan para su aplicación en revestimientos al exterior y que tienen unas propiedades adecuadas. Algunos morteros tradicionales han mostrado una buena capacidad en lo referente al comportamiento térmico [3]. Mediante el uso de estos morteros para revestimiento se puede modificar el comportamiento térmico y acústico de los edificios; pudiendo reducir el consumo de energía y mejorar el control ante el ruido en los inmuebles a rehabilitar.

Aparte de los requerimientos térmicos y acústicos, estos morteros deben dar respuesta a los requisitos funcionales (protección, valores estéticos, compatibilidad estructural y material, vida útil y puesta en obra); a los requisitos técnicos, basados en su aplicación en interiores o exteriores; y a los requisitos generales y específicos de cada caso [4]. Para poder satisfacer todas estas exigencias, es necesario establecer una metodología de investigación para el desarrollo de nuevos morteros para revestimiento.

En este estudio se recoge el diseño y caracterización de un mortero para rehabilitación aplicando criterios científicos y tecnológicos que cumpla con los requisitos térmicos y acústicos, además de alcanzar unas propiedades mecánicas adecuadas para su utilización al exterior sin

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necesidad de protección. Para su desarrollo se estableció un programa experimental integral que evaluase el mortero para su uso (revestimiento), aplicación (construcción, rehabilitación y restauración) y requerimientos específicos (térmico y acústico), considerando tanto su comportamiento en estado fresco como en estado endurecido [5]. La Figura 1 presenta un esquema de las propiedades consideradas y los parámetros experimentales medidos. Todas las características de un mortero dependen de los componentes y dosificaciones, así como del proceso de fabricación, amasado, curado y ambiente, por lo que estos parámetros también se tuvieron en cuenta a la hora de diseñar y caracterizar las mezclas.

Figura 1: Ensayos en estado fresco y endurecido: medición y evaluación

La primera cuestión a considerar en el diseño de este tipo de mortero fueron los componentes a emplear. En general, los morteros con cal se consideran la mejor opción para rehabilitación [6], ya que el uso de morteros convencionales con cemento puede provocar patologías debido al contenido en sales solubles y a su mayor resistencia comparada con los morteros tradicionales de cal [7]. Sin embargo, el cemento blanco se presenta como una alternativa al cemento gris por un menor contenido en álcali, lo que reduce la posibilidad de formación de sales [8]. Otra opción son los morteros mixtos cal-cemento [9, 10]. Finalmente, se optó por una mezcla de cal y cemento blanco.

Para alcanzar las mejoras térmicas y acústicas requeridas, se puede incorporar a la mezcla áridos ligeros [11] o fibras cortas [12]. Sin embargo, la baja densidad de estos morteros produce una caída en la resistencia mecánica, lo que limita su exposición directa a los agentes ambientales, necesitando una protección externa. Así, se limitó el contenido de estos componentes para evitar la pérdida en otras propiedades que dificultarían el cumplimiento de los otros requisitos. El uso de áridos con granulometría discontinua (AGD), se presentó como una alternativa para mejorar la absorción acústica [13].

Por tanto, para el diseño de un mortero de revestimiento para la mejora acústica y térmica en rehabilitación del patrimonio edificado, se recurrió a una metodología que integraba la composición del material, los requerimientos necesarios y el plan experimental que relacionaba técnicas experimentales y propiedades a evaluar.

2. MATERIALES Y DOSIFICACIONES

Para el diseño de un mortero que cumpliese con las prestaciones funcionales, técnicas y específicas (térmicas y acústicas) requeridas, se combinó una cal aérea (K) y un cemento blanco (B). De este modo, se puede colorear los morteros mediante el uso de pigmentos y reducir los

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problemas asociados a las patologías que produce el contenido álcali del cemento gris. Para lograr los requerimientos térmicos y acústicos, sin que se produjese un perjuicio en los otros requisitos, se utilizaron un árido silíceo de granulometría discontinua y sin contenido en finos (AGD), tres áridos ligeros convencionales (arcilla expandida, perlita y vermiculita) y dos tipos de fibras cortas (celulosa y polipropileno).

Cabe destacar que, dada la viabilidad y novedad del mortero diseñado, se ha solicitado una patente de la mezcla de cal y cemento con características térmicas y acústicas aplicable en paramentos interiores y exteriores en obra nueva y en rehabilitación o restauración del patrimonio construido [14].

Figura 2: Diseño de dosificaciones para mortero cal-cemento modificado

Tabla 1: Componentes y dosificaciones de los morteros mixtos (en gramos)

REF

REF P25

REFC FC15 FC30 A25 P50 P25 P25

FC30 P25 FPP

V50 V25

Cemento blanco BL-II B-L 32,5 N

214 214 214 214 214 214 214 214 214 214 214 214

Cal aérea CL-90-S

68 68 68 68 68 68 68 68 68 68 68 68

Fibras celulosa Fibracel® BC-1000

- - - 0,8 1,6 - - - 1,6 - - -

Fib. polipropileno MASTERFIBER 21

- - - - - - - - - 0,81 - -

Arena silícea 0-4 mm 7,64% HR

1379 1034 - - - - - - - - - -

Arena silícea (AGD) 2-3 mm 1,27% HR

- - 1502 1502 1502 1127 751 1127 1127 1127 751 1127

Arcilla expandida a

4 mm - - - - - 82 - - - - - -

Perlita a 0-4 mm - 38 - - - - 77 38 38 38 - -

Vermiculita a 0-4

mm - - - - - - - - - - 82 41

Agua b 200 200 140 140 140 160 260 220 220 225 300 270

Agua/K+B (a/cg) c

1,08 0,99 0,56 0,56 0,56 0,61 0,96 0,83 0,83 0,85 1,10 1,01

Consistencia (mm) 175 169 177 174 171 175 174 173 172 166 169 175 a

La granulometría de los áridos ligeros cambió por el amasado, ya que los granos mayores se rompieron.

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b Agua líquida añadida.

c Incluye la cantidad de agua de los componentes (arena húmeda).

La Figura 2 presenta un esquema explicativo del proceso de diseño de las mezclas. Se partió de un mortero de referencia con un árido silíceo de granulometría continua (REF). Este árido continuo se sustituyó por otro de granulometría discontinua (REFC), buscando aumentar la absorción acústica. Parte de este nuevo árido discontinuo fue sustituido después al 25 y al 50% por los tres tipos de áridos ligeros (AL), para reducir la conductividad térmica del mortero. Estas mezclas se designaron como A25, P25, P50, V25 y V50. Finalmente, se añadieron fibras de celulosa (FC) y fibras de polipropileno (FPP) a las mezclas que se nombraron como FC15, FC30, P25FC30 y P25FPP.

En la Tabla 1 se resumen las doce dosificaciones del mortero mixto cal-cemento y los componentes utilizados. En todos los caso se empleó una relación cal, cemento y árido de 1:1:6 en volumen. Además, se fijó una consistencia plástica para lograr una trabajabilidad similar en estrado fresco. Los datos se dan en peso para facilitar su reproducibilidad.

La Figura 3 presenta algunas de las muestras que se realizaron para evaluar la viabilidad de colorear los morteros. A tal fin, se incorporaron pigmentos inorgánicos comerciales (óxidos metálicos) a las mezclas con los distintos componentes.

Figura 3: Fotografía de la superficie expuesta de los morteros mixtos cal-cemento pigmentados mediante óxidos metálicos

3. MÉTODOS Y RESULTADOS EXPERIMENTALES

El programa experimental incluyó la evaluación de los morteros en estado fresco (consistencia, retracción y tiempo de inicio), las propiedades físicas (densidad aparente y porosidad abierta), mecánicas (resistencia a compresión, a flexión y a la adhesión) y el riesgo de fisuración en estado endurecido. En algunas dosificaciones, se examinó al microscopio la estructura porosa del material endurecido. Además, se realizaron ensayos específicos para determinar el

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comportamiento térmico y acústico mediante los valores de conductividad térmica (λ) y absorción acústica (α), respectivamente.

3.1. Caracterización en estado fresco

La consistencia en fresco de los morteros se evaluó mediante el ensayo estandarizado de escurrimiento de morteros [15]. Para alcanzar una consistencia plástica en todos los casos (Tabla 1), se ajustó la cantidad de agua de cada dosificación, variando la relación agua-conglomerante (a/cg) de cada mortero. También se comprobó que los morteros no presentaban problemas de descuelgue tras su aplicación durante una hora sobre un paramento vertical cerámico.

Durante las primeras 24 horas se monitorizó la retracción libre en muestras de 500 x 100 x 50 mm. La superficie expuesta fue sometida a un flujo de aire de 3 m/s durante 6 horas con el fin de maximizar la retracción debida a la evaporación. Este ensayo ha sido descrito previamente [16]. Los resultados de retracción libre medidos y el tiempo de inicio y finalización de la retracción se presentan en la Figura 4.

Figura 4: Retracción en estado fresco de los morteros cal-cemento con flujo de aire (3m/s) hasta las 6 horas

3.2. Caracterización física y mecánica en estado endurecido

La caracterización física en estado endurecido se hizo con muestras de 40 x 40 x 160 mm. Se calculó la densidad aparente (D AP) y la porosidad abierta (P AB) a los 28 días, usando una balanza hidrostática (Tabla 2).

Tabla 2: Propiedades físicas a los 28 días

REF REF P25

REFC FC15 FC30 A25 P50 P25 P25 FC30

P25 FPP

V50 V25

D AP

(g/cm3

) 1,81 1,53 1,88 1,83 1,84 1,59 1,45 1,58 1,67 1,55 1,42 1,65

P AB

(%) 25,62 23,17 17,83 16,42 16,22 17,01 26,41 21,85 21,83 20,64 29,16 24,79

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Además, se analizó la estructura porosa mediante la observación directa a través de un microscopio óptico conectado a una cámara digital. La Figura 5 muestra las micrografías tomadas, donde se puede observar las diferencias entre los distintos áridos silíceos, las fibras y los áridos ligeros en relación a la pasta.

Figura 5: Micrografías ópticas de los morteros cal-cemento

Figura 6: Ensayo para determinar la resistencia a la adhesión sobre soporte cerámico

El comportamiento mecánico en estado endurecido se caracterizó mediante ensayos de resistencia a compresión (R COMP) en probetas cúbicas de 40 mm y a flexión (R FLEX) en probetas prismáticas de 40 x 40 x 160 mm a diferentes edades. La resistencia a la adhesión (R ADH) de los morteros aplicados sobre soporte cerámico se midió en muestras cilíndricas de 50 mm de diámetro y 10 mm de espesor. Para ello se utilizó el equipo de tracción directa que elimina los esfuerzos de cizallamiento: se aplica una carga a la pastilla de arrancamiento que está adherida al mortero y se obtiene la fuerza necesaria para separar la pastilla con el mortero fuera del soporte

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cerámico (Figura 6). Con los valores obtenidos y el área se calcula R ADH. La forma de rotura determina la adecuación del mortero al soporte.

La Tabla 3 presenta los resultados de resistencia a compresión, a flexión y a la adhesión a 28 días. Los valores de R COMP varía entre 3 y 10 MPa, mientras que los de R FLEX presentan una menor variabilidad. Los valores de R ADH se sitúan entre 0,05 y 0,5 MPa. El valor más alto corresponde al mortero de referencia con árido continuo (REF).

Tabla 3: Propiedades mecánicas a los 28 días

REF REF P25

REFC FC15 FC30 A25 P50 P25 P25 FC30

P25 FPP

V50 V25

R COMP (MPa)

6,50 4,89 6,17 9,67 7,67 7,83 6,33 6,67 6,33 5,83 3,00 5,00

R FLEX (MPa)

2,14 1,85 1,59 2,36 1,83 2,22 2,13 1,84 2,08 1,85 1,74 1,57

R ADH (MPa)

0,41 0,27 0,27 0,05 0,21 0,23 0,15 0,23 0,12 0,14 0,06 0,12

Figura 7: Ensayo para determinar el riesgo de fisuración (390 x 390 x 40 mm) con superficie expuesta a corriente de aire (3m/s) durante 6 horas

Para evaluar el riesgo de fisuración por secado durante el proceso de fraguado e inicio de endurecimiento del mortero, se fabricaron losas de 390 x 390 x 40 mm. En el interior del molde metálico se colocaron 4 perfiles metálicos atornillados a la base en el perímetro del molde, impidiendo el desplazamiento horizontal. Sobre la superficie expuesta de la muestra se aplicó un flujo de aire de 3 m/s durante las 6 horas iniciales (Figura 7). El procedimiento de ensayo, con el que se consigue maximizar la fisuración registrada, se ha descrito previamente [16].

La Figura 8 muestra las superficies de las muestras después del ensayo. Las fisuras se midieron con una regla y se marcaron con rotulador. El área fisurada se calculó midiendo la longitud y ancho de las fisuras marcadas (mm2) respecto del área total de la superficie de la losa (m2).

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Figura 8: Medidas del área fisurada de las losas de mortero mixto cal-cemento

3.3. Comportamiento térmico y acústico

Para evaluar el comportamiento térmico de los morteros se midió la conductividad térmica (λ). Los valores más bajos son los que corresponden con materiales con una menor capacidad para conducir el calor (aislantes). Para obtener el valor en el laboratorio (23±2 ° C y 33±5 % HR) se empleó una cámara completamente aislada donde se colocó el material a ensayar (Figura 9).

Figura 9: Ensayo para determinar el valor de conductividad térmica en cámara aislada (equipo facilitado por la UAH)

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Figura 10: Temperaturas registradas para hallar los valores de conductividad térmica (λ)

A un lado de la placa (210 x 210 mm2 y 24±2 mm de espesor), dentro de la cámara, se ubica la fuente de calor, lo que permite generar un flujo por la diferencia de temperatura que se crea. Se midieron las temperaturas en el foco de calor, en el exterior de la caja y en las superficies interior y exterior del material, empleando para ello cuatro termopares (Figura 10). Una vez alcanzado el régimen estacionario, que se produjo entre las 2 y las 5 horas, se pudo calcular λ de acuerdo con la Ley de Fourier [17]. El valor medido depende de la humedad, temperatura y dirección del flujo de calor, que son constantes cuando se alcanza el régimen estacionario.

Los resultados de conductividad térmica (λ) se representan en la Figura 11. Las muestras P25, P50, V50 y FC15 alcanzaron valores más bajos que el mortero de referencia (REF), incluso cercanos o por debajo de 0,20 W/m K, lo que permite considerarlos como morteros con capacidad aislante.

Figura 11: Valores de conductividad térmica (λ) de los morteros mixtos cal-cemento

El comportamiento acústico se evaluó mediante el coeficiente de absorción acústica (α). Es el parámetro con el que poder evaluar la capacidad absorbente de los materiales, es decir, saber si evita la reflexión del sonido que incide en ellos, lo que reduciría el ruido en el interior de un local

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o disminuiría el ruido ambiente en el exterior y aumentaría la capacidad aislante de un paramento. Su valor está comprendido entre 0 (reflectante) y 1 (completamente absorbente), y depende de la frecuencia del sonido que usamos en la evaluación, la densidad y espesor del material. Para medir α se utilizó un tubo de impedancia donde se colocaron unas muestras cilíndricas con un diámetro de 96±2 mm y un espesor de 40±2 mm (Figura 12). El rango de frecuencias entre 50 y 1600 Hz fue el utilizado para estos ensayos. Para determinar el coeficiente de reducción de ruido (α NRC) se consideró la media entre los valores α250, α500, α1000 y α1500 [18].

La Figura 13 muestra los valores del coeficiente de reducción de ruido calculado (α NRC). El mortero de referencia (REF) obtuvo un valor próximo a cero (altamente reflectante), mientras que las muestras REFC, FC15 and A25 alcanzaron valores por encima de 0,10, lo que permite considerarlos como morteros con capacidad absorbente acústica.

Figura 12: Ensayo para determinar el coeficiente de absorción acústica en tubo de impedancia (ensayos realizados en el Departamento de Física Aplicada de la UCLM)

Figura 13: Coeficiente de reducción de ruido (α NRC) de los morteros cal-cemento

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4. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

El uso de áridos con granulometría discontinua (AGD), áridos ligeros (AL) y fibras (FC y FPP) influyó en las propiedades del mortero de referencia en base cal-cemento, logrando una mejora en los requisitos térmicos y acústicos y manteniendo el resto de requerimientos. Estos componentes variaron la relación agua/conglomerante (a/cg) para lograr la consistencia adecuada a su puesta en obra (Tabla 1). El efecto de la relación a/cg en el comportamiento a edades tempranas, en la estructura porosa y las propiedades mecánicas ha sido presentado previamente por los autores [19]. Cabe destacar dos aspectos en el diseño y caracterización de este mortero: la influencia de los componentes y la cantidad incorporada y las relaciones entre el comportamiento térmico (λ) y acústico (αNRC) con la estructura porosa, caracterizada por los parámetros de densidad aparente (DAP) y porosidad abierta (PAB).

En estado fresco, el uso de AGD permitió reducir el valor de retracción y adelantar en casi 3 horas su inicio, comparado con el mortero de referencia (REF). La sustitución parcial del AGD por AL produjo diferentes efectos que dependían del tipo de AL y de la proporción usada. La arcilla expandida (A) mostró valores similares al AGD, mientras que la perlita (P) y la vermiculita (V) modificaron la retracción y su inicio. Tanto P como V aumentaron la retracción y retrasaron su inicio. Además, la proporción influyó notablemente en estos aspectos, alcanzando V50 el valor más alto medido en retracción. La adición de FC apenas modificó el comportamiento en fresco de REFC. Sin embargo, el uso de FPP respecto de P25 (P25FPP) duplicó la retracción y adelantó en una hora el inicio.

En estado endurecido, los valores de densidad aparente y resistencia mecánica en REFC fueron similares a REF y la porosidad abierta disminuyó por debajo del 18%. Además, redujo el riesgo de fisuración de REF, que obtuvo el valor más alto de área fisurada. Los AL modificaron los valores REFC. Como era de esperar, redujeron la densidad aparente del mortero. Pero en el caso de la porosidad abierta, A la redujo, mientras que P y V la aumentaron respecto del AGD. La resistencia mecánica se vio poco afectada por A y P. No obstante, V mostró los valores más bajos, alcanzando V50 el mínimo en resistencia a compresión (RCOMP) y a la adhesión (RADH). El riesgo de fisuración fue nulo en el caso de A, mientras que en P y V la influencia de la proporción empleada fue clave. P25 no fisuró, pero sí lo hizo P50. V25 tuvo una gran proporción de área fisurada, pero fue V50 la que obtuvo un valor próximo al máximo alcanzado por REF. En lo referente a las fibras (FC y FPP), los valores de DAP, PAB y fisuración no variaron significativamente. Sin embargo, FC15 aumentó la resistencia a compresión y flexión respecto REF y REFC, alcanzó el valor máximo de resistencia a compresión a 28 días.

En lo referente a la conductividad térmica, el AGD aumentó el valor respecto REF. Además, el valor de A fue mayor que los de P y V, especialmente si se compara con las muestras que tenían mayor contenido (P50 y V50). Sin embargo, el coeficiente de absorción a ruido mejoró con el uso de AGD y A, superando el valor de 0,10. P y V lo redujeron casi al mínimo marcado por REF. En el caso de αNRC la proporción de AL no afectó. Por otro lado, la cantidad de fibras de celulosa (FC) empelada sí afectó a las propiedades térmicas y acústicas. Más cantidad (FC30) supuso empeorar las mejoras que introducía (FC15). En el caso de FPP respecto de P25 (P25FPP), empeoró los valores de λ pero mejoró los de αNRC. A pesar de las diferencias que producen estos componentes, se pudo establecer una relación entre los parámetros térmicos y acústicos y la densidad aparente y la porosidad abierta, respectivamente.

Según los resultados obtenidos, la conductividad térmica (λ) y la densidad aparente están relacionadas linealmente en el caso de los AL (Figura 14). No obstante, las muestras que

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contenían fibra de celulosa (FC) quedaron fuera de este modelo, siendo más significativo la cantidad incorporada que la densidad aparente en relación a las propiedades térmicas.

Por otro lado, el coeficiente de reducción de ruido (αNRC) y la porosidad abierta (PAB) mostraron una relación bilineal (Figura 15). Esto es, entre los valores del 15 al 25% de PAB, al aumentar PAB disminuyó αNRC; y si PAB se situaba entre el 25 y el 30%, se mantenía αNRC constante (0,037). Esto se puede explicar por la estructura porosa, especialmente en el caso de los AL. Al no rellenar la pasta los huecos y poros que dejan el AGD o los propios de A, se crea una mayor tortuosidad de la estructura porosa, que aumentaría la absorción acústica. Sin embargo, en el caso de P y V la pasta rellenó los poros de los áridos reduciendo su porosidad propia (Figura 5).

Figura 14: Relación entre conductividad térmica (λ) y densidad aparente (DAP). Los morteros con fibras

aparecen marcados (♦)

Figura 15: Relación entre coeficiente de reducción de ruido (α NRC) y porosidad abierta (PAB)

Por tanto, el AGD permitió una mejora en estado fresco, en el riesgo de fisuración y en el comportamiento acústico, sin disminuir los requisitos mecánicos y la trabajabilidad. El uso de AL modificó los valores medidos en las mezclas con AGD: A y P mejoraron el comportamiento acústico y térmico, respectivamente, manteniendo los requisitos mecánicos y en fresco; mientras que V a pesar de la mejora térmica, redujo los valores de resistencia mecánica, aumentó la retracción y el riesgo de fisuración. Asimismo, la cantidad de FC usada afectó de manera dispar a

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las propiedades físicas, mecánicas térmicas y acústicas, mostrando un límite en las mejoras que produce.

5. CONCLUSIONES

Se han diseñado y caracterizado morteros consistentes en mezclas de cal aérea, cemento blanco, árido silíceo de granulometría discontinua (AGD), con sustitución parcial o no de áridos ligeros (arcilla expandida, perlita y vermiculita), adición de fibras cortas (celulosa o polipropileno) y que es pigmentable.

Se ha estudiado el conjunto de las prestaciones de estos morteros, incluyendo la evaluación de su consistencia en estado fresco, su retracción y fisuración a edades tempranas y su comportamiento mecánico (resistencia a compresión, a flexión y a la adhesión) y la conductividad térmica y la absorción acústica en estado endurecido. Se identificaron las relaciones entre densidad aparente (DAP) y conductividad térmica (λ) y entre porosidad abierta (PAB) y coeficiente de absorción de ruido (αNRC).

Los resultados obtenidos se compararon con los requerimientos técnicos y funcionales aplicables a morteros para revestimiento en rehabilitación. La cantidad de árido ligero (AL) afectó significativamente al comportamiento térmico, mientras que mayores cantidades de fibra de celulosa redujeron la conductividad térmica. El uso de AGD se mostró como una buena opción para aumentar la absorción acústica del mortero de referencia. El efecto de los AL se vio influenciado por la naturaleza y la estructura porosa del árido más que por la cantidad usada. No sucedió así en el caso de las fibras de celulosa, donde una mayor cantidad de fibra produjo una menor absorción acústica.

Otro resultado destacado del estudio consistió en establecer un procedimiento para caracterizar y diseñar un mortero para revestimiento que sea útil para paramentos exteriores e interiores, evaluando su comportamiento térmico y acústico. A este respecto, se obtuvieron valores de conductividad térmica (λ) inferiores a 0,20 W/mK y valores de absorción acústica (αNRC) superiores a 0,10, lo que supone una mejora sustancial del comportamiento comparado con morteros de revestimiento convencionales. Además, los morteros estudiados pueden usarse como acabado final sin necesidad de protección, ya que tiene una resistencia mecánica y adherencia adecuada y son pigmentables.

6. AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen al Profesor Santiago Expósito de la UCLM y a la Profesora Consuelo Cid de la UAH la ayuda en la realización de los ensayos, a los estudiantes Guillermo Osorio y Roberto Palomar la colaboración en la preparación de las muestras y ensayos. Algunos de los componentes fueron suministrados por BASF Construction Chemicals España S. L., Omya Clariana S.L. y Readymix-Asland S.A. y la financiación de la Ayuda para la Formación de Profesorado Universitario de la Universidad de Alcalá (FPU-UAH 2013) y del Programa Geomateriales (S2009/Mat-1629), financiado por la Comunidad de Madrid.

7. REFERENCIAS

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