domingo, 25 de septiembre de 2011

El Uso del Hidroxido de Calcio para Mejorar las Propiedades de Erosión del Adobe


El Uso del Hidroxido de Calcio para Mejorar las Propiedades de Erosión del Adobe
Harry L. Francis


El uso de la cal data en la historia de la construcción, con evidencia de enlucidos de cal encontrados en Irán hace más de 12,000 años. Los enlucidos con cal para conservar las chozas de paja son tradicionales en los países tropicales y se han usado en la sociedad moderna desde historia no registrada.

En climas secos, con frecuencia las arcillas (adobe) se utilizan para la aplicación de estuco y enlucido en la construcción de casas. Estas paredes duran mucho, especialmente si la lluvia es escasa.   En los lugares en donde llueve más, el adobe tiende a deteriorarse con el tiempo, requiriendo mantenimiento y reparación una vez al año.  Por lo general, estas paredes de adobe tienen un acabado de enlucido o estuco compuesto por masilla de cal hidratada y arena, ambos para su conservación y decoración.  Este estuco de cal es más resistente a los climas con mayor humedad y es resistente al daño causado por la lluvia.

Por lo anterior, surge la pregunta – de que si la cal puede beneficiar a un recubrimiento de estuco, entonces ¿la cal puede beneficiar a una mezcla de cal/adobe?

La pregunta no es fácil de responder.  Muchas variables influyen, especialmente cuando se considera que hay variación de composición en las diferentes arcillas de todo el mundo.

La mayoría de las arcillas son químicamente muy reactivas a la cal y forman cementos naturales – llamados materiales puzolánicos.  Estos materiales son arcillas o suelos, tales como ceniza volcánica, que reaccionará de manera química a la cal para formar un cemento.  Su composición química es principalmente partículas finas de sílice o alúmina... y se derivan de la sedimentación de ceniza de una erupción volcánica o de la erosión de mucho tiempo de rocas ígneas; formando materiales de partículas muy pequeñas que llamamos arcillas o adobe.

Las arcillas/adobe, que principalmente son sílice/alúmina, son extremadamente finas, y por lo tanto tiene un área de superficie muy grande por gramo de material.  Algunas arcillas tienen un área de superficie que excede el área de superficie de una cancha de fútbol en un solo gramo de la arcilla.  Las partículas de arcilla se forman en una estructura parecida a una placa y muestran una carga iónica negativa.  Como resultado, cuando se exponen al agua, las arcillas absorben grandes cantidades de agua y se hinchan, volviéndose resbalosas mientras que el agua que se encuentra entre estas placas actúa como lubricante. Cuando las arcillas se secan éstas se encogen conforme van perdiendo agua y forman grietas típicas como la piel de cocodrilo.

Debido al pequeño tamaño de sus partículas y su fuerte carga iónica, las partículas de arcilla se mantienen totalmente en agua, lo cual ocasiona un movimiento muy lento del agua por todo el material. Las arcillas presentan muy pocas características de permeabilidad – alcanzan  un movimiento de agua tan lento como 10 -7 cm/seg/.  Esto se aplica mientras la arcilla permanezca saturada.

Si hay suficiente energía para secar estos suelos arcillosos, entonces  éstos se encogen y se cuartean, y de esta manera permiten que el agua penetre con facilidad.  No obstante, estas arcillas son por lo general más altas en sales de sodio y/o potasio, que actúan para atraer la humedad de la atmósfera.  Esta absorción de humedad del aire, incluso en climas muy secos, ayuda a mantener una estructura cohesiva adecuada. Como resultado, para uso de estuco de adobe, los materiales se desempeñan muy bien y lo han hecho desde el principio de la historia del hombre usando materiales del lugar para construir un refugio.


¿Cómo puede beneficiar la cal al estuco de arcilla/adobe?

Cuando se añade cal a los suelos arcillosos, la primera reacción es el desplazamiento de iones de sodio/potasio de las partículas de arcilla.  Además, los minerales de la arcilla son atraídos preferentemente a los iones de calcio que está presente en la cal.  Como resultado los minerales de arcilla se vuelven a alinear de modo que quedan completamente viendo hacia las estructuras, en lugar de tener la estructura paralela común de la placa de arcilla. Esto inmediatamente aglomera las partículas en materiales del tamaño de la arena/cieno e incrementa la partícula interna a la fricción de partícula.  De manera inmediata se crean capacidades de resistencia de carga incrementada. A esto se le conoce con el nombre de Modificación de la arcilla y convierte la arcilla de un material pastoso resbaloso en un material friable y desmoronable.  Entonces, la arcilla ya no es plástica.

De esta manera, para pequeñas cantidades de cal – 1% a 2% - más o menos por peso seco del suelo, los suelos arcillosos se pueden convertir en suelos friables  que no se encogen ni se hinchan... pero, deja de ser adecuado para utilizarlo como enlucido.  Este material friable ahora está compuesto por partículas del tamaño del cieno/arena que incrementa la permeabilidad de los suelos, volviéndolos muy buenos para la agricultura, pero no tan buenos para el estuco.





Sin embargo, si se quieren mejorar los suelos arcillosos que se utilizan para el estuco, entonces existe un lugar valioso para la cal -  Estabilización de los Suelos arcillosos (materiales Puzolánicos).


En la estabilización de suelos arcillosos (adobe), se agregó la cal (hidróxido de calcio) necesaria para elevar el pH de la mezcla del suelo por encima de los niveles que se necesitan para disolver el sílice en un gel.  Por lo general, esto requiere menos del 10% de la cal por el peso del suelo, o un radio de volumen de una parte de masilla de cal y tres partes de suelo seco.  Cuando se agrega cal al suelo, con agua suficiente para formar una pasta gruesa, el pH alto de la cal disuelve el sílice, formando geles de silicato de calcio – (un super pegamento, si así se desea).  En efecto, se crea un cemento fuera del suelo.  Cuando se compacta esta masa y se mantiene húmeda durante tres o cuatro días, los geles de cal/sílice absorben lentamente dióxido de carbono de la atmósfera – a través de la acción catalítica del agua – para formar lentamente cristales entrelazados, formando un material muy fuerte e impermeable. (El pH se reduce lentamente por debajo del punto de solubilidad).

Conforme el pH de la mezcla de suelo/arcilla disminuye por debajo del punto de solubilidad del sílice (por debajo del pH 11.5), las mezclas de las curas del “super pegamento”- se endurece.  Después mientras el agua se reemplaza lentamente por el crecimiento de estos cristales de silicato de calcio (cristales cal/arcilla), el vacío de la mezcla se rellena lentamente con el crecimiento químico de estas estructuras  entrelazadas.  Cualquier sobrante de cal libre,  también se vuelve a carbonatar en cristales de carbonato de calcio.

La estructura de cal/arcilla resultante se ha convertido en un cemento puzolánico de poca resistencia, que podrá soportar erosiones severas, y es tan impermeable a la humedad líquida como las arcillas mojadas originales (alcanza un movimiento de agua menor a 10-7 cm/seg.).

La ventaja de esta de arcilla de cal es que permanece resistente ya sea que esté saturada o seca, y no se encoge ni se hincha con los cambios de humedad.  La mezcla está Estabilizada.  El material curado no pasará agua líquida, pero tiene la capacidad de pasar vapor – humedad de agua, desde dentro de la pared; previniendo humedades y daños de agua causados por el crecimiento de moho, hongos, etc.

La clave para una utilización exitosa de la Estabilización de Cal de adobe, se logra mediante la mezcla profunda de aproximadamente 3% por encima del nivel de humedad óptimo.  Este es el nivel de humedad de un material que se extiende con facilidad  - un material que se adherirá a la pared y se quedará en el lugar que se esparció, sin caerse.  Se requiere el curado en humedad durante tres días para obtener la máxima resistencia y desarrollo de las reacciones de pegado con cemento puzolánico.  El acabado final se obtiene frotando el material que aún está húmedo (impresión de huella fuerte) para asegurar que todas las grietas pequeñas queden selladas.  Una capa final lechada sellará la superficie y dará el color deseado a la pared.

Mantenimiento:

Estos materiales deben mantenerse limpios y encalarlos continuamente con el fin de asegurar un desempeño satisfactorio.  La lechada se hace de la mezcla de cal hidratada (o masilla de cal) con agua y leche descremada y tiene una consistencia como de leche entera.  Si se añade una pequeña cantidad de sal o pegamento dura más.  Las capas o revestimientos que se deben aplicar deben ser delgadas y se deben dejar secar entre capas subsiguientes.  Una capa gruesa se agrietará y se despegará.

Conclusión:

Como se puede ver, el uso de la Cal puede ser benéfico para el proyecto, garantizando la durabilidad y larga duración, además de añadir belleza al mismo.

Es altamente recomendable que si se desea usar cal en el proyecto se experimente con los materiales disponibles (tanto cal como arcilla), para determinar la mezcla adecuada que se va a usar.  Si se tiene a la mano cal viva o normal, entonces el apagado adecuado será sumamente importante para obtener un proyecto exitoso.  Si se tiene a la mano cal hidratada, entonces se debe mojar la cal hidratada durante varias semanas en lugar de solamente mojar unas cuantas horas o usarla de manera directa.  En general, un período extenso de mojado genera un material “grasoso” mucho más plástico y dará como resultado un proyecto más satisfactorio.

Es necesario experimentar para crear un proyecto con éxito.  Nuestros antepasados aprendieron esto de sus padres y transmitieron el conocimiento a sus hijos.  En la actualidad, tenemos que volver a aprender estos asuntos, de una manera más difícil... por ensayo y error.  Así que invertir tiempo en el ensayo y comprobación de los proyectos será muy valioso para obtener un resultado exitoso en el proyecto de cal/adobe.  Estos resultados valdrán la pena y generarán mucha satisfacción personal.

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