Desarrollo de mezclas a base de tierra estabilizadas mediante la ceramización para revoques

RIEPPI GODOY, ARAÍ; PEISINO, LUCAS ERNESTO; GAGGINO, ROSANA; RAGGIOTTI, BÁRBARA BELÉN

La Plata

Congreso; 5tas Jornadas Nacionales de Investigación Cerámica; 2022

CETMIC-UNLP-CONICET

En la actualidad la sociedad demanda edificaciones económicas, amigables con el medio ambiente y energéticamente eficientes, dando mayor valor a la salud y al confort climático interior de sus viviendas.Estos requerimientos de hábitat han generado un cambio de visión despertando un interés en materiales de construcción locales y técnicas de autoconstrucción. Es conocido que los revoques exteriores de tierrasufren una acelerada degradación debido a las inclemencias medioambientales (por ejemplo, lluvia, viento, granizo y biodeterioro) pero resultan, al mismo tiempo, entre los más adecuados para ser aplicados sobre muros construidos con este mismo material, por su buena adherencia, disponibilidad del material con recursos locales, y costo. Por esta razón, a lo largo de la historia se han desarrollado diversas estrategias para mejorar su durabilidad donde destacan estrategias de estabilización química (por ejemplo, la incorporación de cemento y cal) y/o mecánica (corrección granulométrica y agregado de fibras, entre otras).Hasta el momento es escasa la experiencia de estabilización de revoques de tierra por vía de la transformación química del material mediante un tratamiento térmico in situ. Este proceso de transformación de la tierra en cerámica a altas temperaturas por acción del calor es denominadoceramización [1].En este trabajo, se propone llevar a cabo la modificación superficial de un revoque de tierra/arcilla, mediante un tratamiento térmico in situ de bajo consumo energético como estrategia para incrementar su durabilidad frente a la acción de distintos agentes ambientales. Se presenta el análisis de propiedades mecánicas de mezclas para revestimientos compatibles con la arquitectura con tierra, estabilizados mediante ceramización llevada a cabo a diferentes temperaturas.Se moldearon probetas prismáticas de 4x4x16 cm variando la materia prima y las dosificaciones. Las mezclas realizadas tienen como material principal suelo ML (limo de baja plasticidad con arena) según el sistema de clasificación de suelos unificado [2]. Además, se componen con agregados (arena fina normalizada, chamote fino, chamote grueso y cuarzo en polvo), arcillas comerciales que son utilizadas a modo de aditivo (caolín y bentonita), fundente como sustancia agregada (esmalte alcalino) y agua corriente para lograr la plasticidad. Los especímenes se secaron durante 30 días, a temperatura ambiente dentro del laboratorio. Seguidamente se secaron a 110°C durante 240 minutos y luego se ceramizaron en una mufla a 400, 500, 600, 700 y 900 °C respectivamente, con una rampa de 4°C/min y un tiempo de mantenimiento a la temperatura final de 30 minutos. Por otra parte, se dejó sin ceramizar una muestra denominada “patrón”.Los especímenes realizados se sometieron a ensayos para obtener el índice de erosionabilidad hídrica [3] y el índice de abrasión [4]. Luego de estos ensayos se cortaron las probetas en cubos de 4x4x4 cm y se sometieron a ensayos de compresión simple [5].Los resultados obtenidos demuestran que se produce un cambio notable en las propiedades mecánicas estudiadas, en coincidencia con un aumento en las temperaturas de ceramización. Sin embargo, todas las muestras evidencian una disminución en la resistencia a la compresión y a la abrasión entre 500 y 600 °C, comportamiento que se puede asignar a procesos de deshidratación de las arcillas.Se observan incrementos en la resistencia a compresión desde un 10% hasta un 250% si se comparan patrones con las de 900 °C, mientras que para la resistencia a abrasión los incrementos observados son desde un 3% a un 50%.Por otro lado, en la imagen se muestra el resultado típico de las mezclas luego de ser ensayadas a erosión hídrica; puede observarse que existe una notable resistencia al agua a partir de los 400 °C. Excepcionalmente, en la mezcla que posee bentonita estas mejoras se visualizan a partir de los 600 °C.A continuación, se mencionan los resultados obtenidos del análisis decomportamiento global de las resistencias a compresión, abrasión y erosión hídrica de cada componente involucrado. Las mezclas con más contenido de arena o chamote grueso poseen un desempeño poco satisfactorio debido a una distribución granulométrica heterogénea.Entre los aditivos utilizados, el caolín aporta muy buenas propiedadestraducidas en un aumento de las resistencias analizadas y se comporta aún mejor a mayor temperatura de ceramización. La bentonita aporta una buena trabajabilidad en la pasta húmeda, no obstante, como se mencionaanteriormente, en el ensayo de erosión fue notable el desgaste para losespecímenes patrones (sin ceramizar) y los expuestos a bajas temperaturas (400 y 500 °C). El polvo de cuarzo, junto con la arena y el chamote aportan propiedades beneficiosas durante el proceso de secado tal como la disminución de la contracción por secado. Sin embargo, sólo la incorporación de polvo de cuarzo genera un incremento de las resistencias mecánicas durante el proceso de ceramización.El fundente utilizado, esmalte alcalino, no generó aporte alguno a las mezclas teniendo en cuenta que las temperaturas de trabajo empleadas son bajas, lo que no permite que este fundente pueda reaccionarquímicamente con la matriz.Finalmente, si analizamos las temperaturas de ceramización empleadas, se puede decir que entre 500 y 600°C, las trasformaciones que tienen lugar a esas temperaturas generan una disminución de las propiedadesmecánicas (resistencia a abrasión y compresión), pero se logra una buena resistencia a la erosión hídrica. Comparando los resultados entre los extremos de temperaturas (sin tratamiento térmico, 400 y 900 °C) seobservan resultados prometedores, por lo que se puede afirmar que la ceramización a baja temperatura es una opción viable para incrementar la durabilidad de las pastas analizadas frente a la acción de distintosagentes ambientales. Sin embargo, si se comparan los resultados de las temperaturas entre 400, 500 y 900 °C, no se observa una mejora tal en la resistencia a erosión hídrica y resistencia a abrasión que justifique elgasto energético para llevar a cabo el proceso de ceramización a 900 °C. Los resultados obtenidos permitieron establecer cuáles son las formulaciones más adecuadas y los parámetros de proceso másventajosos para la ceramización de mezclas con aplicación en revoques de tierra.[1] Zuleta Roa, G. (2012). La Arquitectura en Tierra: una Alternativa para la Construcción Sostenible. Hábitat Sustentable, 1(1), 35–39.[2] ASTMD2487 (2017). Standard Practice for Classification of Soils for Engineering Purposes (Unified Soil Classification System). ASTM International. [3] NZA 4298. (1998). New Zealand Standard: Materials and workmanship for earth buildings (NZS 4298: 1998).[4]Red Protierra Argentina. (2020). Protocolo de ensayos sobre elementos constructivos para la construcción con tierra. 1–42. http://redprotierra.com.ar/2020/10/28/protocolos-de-ensayo-para-la-construccion-con-tierra/[5]IRAM 1622(2006) Norma Argentina. Cemento Portland. Determinación de resistencias mecánicas.