ES1278740U - Mortero ceramico - Google Patents
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Abstract
Mortero cerámico que comprende conglomerante y áridos, donde el conglomerante es cemento natural, caracterizado por el hecho de que los áridos presentan un tamaño medio de partícula inferior a 4 mm e incluyen una mezcla de áridos de machaqueo y ladrillo triturado, donde el ladrillo triturado presenta una distribución de tamaño de partícula multimodal, de modo que se produce una acomodación de unas partículas con otras en función de sus distintos tamaños en el mismo mortero.
Description
DESCRIPCIÓN
MORTERO CERÁMICO
La presente invención pertenece al campo de la edificación, y más concretamente se centra en morteros cerámicos para uso en la construcción.
El objeto de la presente invención es proporcionar un nuevo mortero cerámico de propiedades higroscópicas, en el que además su composición comprende materiales respetuosos con el medio ambiente por lo que al consumo energético requerido para su obtención se refiere.
Es también objeto de la presente invención el uso del mortero cerámico e higroscópico en la fabricación de pavimentos y/o piezas prefabricadas con propiedades drenantes, así como su uso como mortero de revoco.
El mortero cerámico e higroscópico de la presente invención es especialmente adecuado para la regulación de la humedad ambiental y/o el filtrado de agua líquida en la construcción y/o rehabilitación de edificios en general.
Antecedentes de la invención
En los últimos años existe un interés creciente en las edificaciones sostenibles y respetuosas con el medio ambiente.
En este sentido, la tesis doctoral de Arriaran (2007) analiza el comportamiento a la humedad de la arcilla aligerada y un árido volcánico [Arriaran, I. G. (2007). Caracterización higroscópica de materiales de construcción: Arcilla aligerada y picón: tesis doctoral. Universidad del País vasco, Servicio Editorial = Euskal Herriko Unibertsitatea, Argitalpen Zerbitzua].
También Céline Gillot en “The use of pozzolanic materials in Maya mortars: new evidence from Río Bec” (Campeche, Mexico) describe el uso de cenizas volcánicas en un conglomerante de cal no hidráulica al objeto de proporcionarle cierta actividad hidráulica. Las partículas de cal son de composición predominantemente CaCO 3 y las partículas de cenizas volcánicas son de composición básicamente SiO 2 . El mortero divulgado emplea un tipo de áridos “grog” que es una arcilla cruda (sin cocción) formada por partículas libres de gran finura que no presentan porosidad. Este artículo no divulga, entro otros, arcilla cocida en el mortero.
Es conocido que los morteros higroscópicos son amortiguadores pasivos de la humedad y que ello mejora el confort térmico interior de los edificios.
En este sentido, Mesquita, et al. (2013) en “Revestimientos Continuos Interiores de Varias Capas con Características de Barrera de Vapor e Higroscopicidad’, Universidad Politécnica de Madrid, describe un mortero para su uso en interiores con propiedades barrera al vapor y de higroscopicidad para regular la humedad ambiental. La capa higroscópica formada incorpora un revestimiento de yeso pre-dosificado que le proporciona propiedades de higroscopicidad, aunque estas propiedades son menores que las de un revestimiento de mortero de cemento y arena convencional.
Recientemente también se han descrito morteros de tierra, denominados “eco-eficientes” por Santos et al. (2021) en “Eco-efficient earth plasters: The effect of sand grading and additions on fresh and mechanical properties” Journal of Building Engineering, 33, 101591.
Por otro lado, L. G. Li et al. en “Reutilization of Clay Brick Waste in Mortar: Paste Replacement versus Cement Replacement’, Asce Library, Journal of Materials in Civil Engineers, Vol. 31, Número 7, (2019), divulga la adición de polvo de ladrillo como árido y sustituto de cemento en un mortero al objeto de mejorar la capacidad de agarre y resistencia mecánica del mortero. La concentración de cemento Portland:polvo de ladrillo es de 1:0,1. Se destaca el hecho que este documento trata de ladrillo en polvo cuya porosidad es nula o prácticamente nula.
R. Fort et al. en “Implications of new mineral phases in the isotopic composition of Roman lime mortars at the Kom el-Dikka archaeological site in Egypt’ Construction and Building Materials 268 (2021) 121085 describe morteros que utilizan cal (en inglés lime) como aglomerante, con predominancia de CaCO 3 que da lugar a una cal aérea. No se indican el resto de componentes ni porcentajes de los mismos. Los morteros descritos endurecen por carbonatación al formarse CaCO3.
Finalmente, la patente US2012037044 divulga una composición para añadir a los morteros al objeto de mitigar la formación del ambiente pulverulento típico que se forma durante la manipulación de materiales cementosos. La composición descrita comprende aceite de silicona y un aglomerante. La silicona está formada por cadenas poliméricas que nada tienen que ver con el cuarzo que es una estructura cristalina. Aunque ambos posean silicio y oxígeno su estructura química es tan distinta como los son sus propiedades.
A pesar de que se han descrito diversos tipos de morteros basados en cemento que incluyen tierra, arena, yesos u otros materiales tales como residuos de depuradora, celulosa, conchas de moluscos, todavía no se ha desarrollado un mortero cerámico que posea un elevado grado de higroscopicidad y además sea respetuoso con el medio ambiente en relación a los componentes de partida empleados.
Por lo tanto, existe todavía la necesidad de proporcionar un mortero cerámico que sea higroscópico, presente capacidad de absorción de humedad y capacidad de adsorción de agua mejoradas, además de ser respetuoso con el medio ambiente. A la vista del estado de la técnica es deseable proporcionar un mortero cerámico que permita mejorar la salubridad en interiores de edificaciones.
Descripción de la invención
La presente invención se ha realizado a la vista del estado de la técnica descrito más arriba, y, en un primer aspecto, el objeto de la presente invención es proporcionar un nuevo mortero cerámico que mejore la higroscopicidad y además sea respetuoso con el medio ambiente así como, en un segundo aspecto, su uso en el sector de la construcción.
Para solucionar el problema, la presente invención proporciona, en un primer aspecto, un mortero cerámico que comprende conglomerante y áridos, donde el conglomerante es cemento natural, y se caracteriza por el hecho de que los áridos presentan un tamaño medio de partícula inferior a 4 mm e incluyen una mezcla de áridos de machaqueo y ladrillo triturado, donde las partículas de ladrillo triturado presentan una distribución de tamaño de partícula multimodal, de modo que se produce una acomodación de unas partículas con otras en función de sus distintos tamaños en el mismo mortero. Cabe precisar que el ladrillo triturado es un subproducto generado a partir de los productos cerámicos defectuosos producidos en la fabricación.
La distribución de tamaño de partícula multimodal indica coexistencia de al menos dos rangos de tamaño de partículas distintas en el mismo mortero. El hecho que existan dos poblaciones distintas de tamaños de partícula en el mismo mortero mejora la acomodación de unas partículas con otras en función de sus distintos tamaños y, por tanto, el mortero aumenta su concentración en peso de ladrillo.
Por tanto, se proporciona un mortero con mayor densidad del árido ladrillo triturado.
Así mismo, las al menos dos poblaciones o fracciones de tamaños de partícula distintos de ladrillo en el mismo mortero aseguran la presencia de morfología de cuerpo cavernoso propia del ladrillo que permite aumentar la porosidad del mortero y disminuir su densidad, manteniendo el mortero cerámico buenas propiedades mecánicas. Por tanto, se proporciona un mortero cerámico más ligero, poroso y con buenas propiedades mecánicas.
En una realización, la porosidad del mortero cerámico definido en el primer aspecto de la invención puede ser de 47 ±5%.
En una realización, la densidad relativa del mortero cerámico definido en el primer aspecto de la invención puede ser de 1,5 ±0,3 g/cm3.
En una realización, la resistencia mecánica a compresión a los 28 días del mortero cerámico definido en el primer aspecto de la invención es de 3,5 MPa.
Por tanto, se proporciona un mortero de elevada superficie específica del árido ladrillo que le confiere al mortero mayor porosidad. Además del aumento de porosidad, la composición química propia del ladrillo también influye en aumentar todavía más la capacidad de absorción de la humedad ambiental y la capacidad de adsorción de agua del mortero.
En una realización, la absorción de humedad ambiental del mortero cerámico es de 46,4% medido en peso de H 2 O (g)/Kg mortero cerámico;
En una realización, la adsorción de agua del mortero cerámico del 100% medido en peso de H 2 O (g)/Kg mortero cerámico;
El ladrillo puede triturarse empleando cualquiera de los métodos conocidos en el estado de la técnica adecuado para obtener granulometría variable. La selección del método y/o dispositivo para triturar el ladrillo forma parte del conocimiento general de un conocedor en la materia.
La selección del método y/o dispositivo para separar fracciones de tamaño medio de partícula del ladrillo triturado forma parte del conocimiento general de un conocedor en la materia. Así, por ejemplo, cada fracción retenida en un tamiz de tamaño determinado puede proporcionar
una distribución de tamaño de partícula o un rango de tamaños medio de partícula distinto con respecto a otra fracción retenida en otro tamiz de tamaño distinto al anterior. La selección de dos o más distribuciones de tamaño de partícula distintas o de dos o más rangos de tamaños de partícula diferentes puede realizarse simplemente escogiendo dos o más fracciones retenidas en dos o más tamices distintos. El resultado es ladrillo triturado con granulometrías variables o distribución multimodal. Las partículas que pertenecen al rango de tamaños medio más pequeño rellenan los espacios inter-granulares dejados por las partículas que pertenecen al rango de tamaños medio más grande. Las figuras 1A y 1B muestran de forma gráfica este efecto.
Conglomerante para mortero
Es de conocimiento general para un conocedor en la materia que los conglomerantes usados habitualmente para la preparación de morteros suelen ser: cemento Portland, cemento natural o conglomerante de cal. Los componentes químicos principales son Ca(OH) 2 , Mg(OH) 2 , SiO 2 , AhO 3 y Fe 2 O 3 , donde el componente principal en todos ellos es la portlandita (hidróxido de calcio Ca(OH) 2 ).
Los conglomerantes se clasifican en aéreos, si solamente son capaces de endurecer al aire, o hidráulicos si requieren agua pare endurecer.
El conglomerante de cal aérea se caracteriza por tener un contenido muy elevado (>80%) de Ca(OH) 2 ) (o con un cierto contenido de dolomita Mg(OH) 2 ), y endurecer por reacción con el CO 2 ambiental:
Ca(OH )2 (s) CO 2 (g) ^ CaCO3 (s) H 2 O (liq)
La producción de la cal a partir del mineral tiene lugar a calcinación a 1000°C aprox.
Existe también cal hidráulica que es básicamente Ca(OH )2 "dopada”, natural o artificialmente, con componentes que tienen actividad puzolánica. Estos componentes puzolánicos son ricos en SiO 2 , y tienen la capacidad de reaccionar con el Ca(OH )2 y agua para dar lugar a un compuesto de silicato cálcico que endurece por hidratación:
Ca(OH )2 + SiO 2 + H 2 O ^ C a O S O 2 H 2 O
o expresada en notación abreviada de la química del cemento: CH S H ^ C-S-H
Muy distinto en composición química está el cemento Portland obtenido a partir de minerales en una proporción de un 60-67% de Ca(OH )2 y un 17-25% de SiO 2 (el resto sería Mg(OH) 2 , AhÜ 3 y Fe 2 O 3 ), se hace una cocción a 1400-1450°C, denominada clinkerización. A estas temperaturas los minerales reaccionan químicamente para formar básicamente silicato tricálcico y silicato bicálcico. Estos dos componentes son los que, al reaccionar con agua, dan lugar a la tobermorita (CHS), cuya composición es Ca 5 Si 6 Ü i 6 (OH) 2 nH 2 Ü, o bien
5 CaO- 6 SiO 2 - 5 H 2 O. La reacción de hidratación es:
Alita: C 3 S H ^ CSH Ca(OH )2
Belita: C 2 S H ^ CSH Ca(OH )2
La tobermorita forma una especie de filamentos que se entrelazan entre sí, aportando resistencia mecánica al producto fraguado/endurecido.
Existe también el cemento común o natural cuya composición del mineral de partida aunque es similar a la del cemento Portland no es igual y además existen diferencias que afectan al medio ambiente. Una diferencia reside en la temperatura de calcinación. El Clinker Portland se produce a 1400°C, mientras que la cocción del cemento natural se produce a unos 950-1000°C, con lo que no se llega a formar silicato tricálcico, C 3 S, sino solamente se forma cal y silicato bicálcico, C 2 S (el C 3 S aporta dureza a corto plazo y C 2 S aporta dureza a largo plazo). De este modo el cemento común endurece principalmente a tiempos tempranos por reacción de hidratación de C 2 S, aunque la cal (CaO) también aporta dureza (o resistencia mecánica) a largo plazo.
Cemento natural
En la presente invención, entre los distintos tipos de cementos del estado de la técnica, se ha seleccionado cemento natural al objeto de proporcionar un mortero más respetuoso con el medio ambiente, es decir un mortero ECO.
El Cemento Natural se produce mediante la calcinación de una única piedra caliza arcillosa de origen natural, con un contenido de arcilla entre el 22% y el 35%, a temperaturas bajas (entre 800 y 1200°C) en comparación con la clinkerización del cemento Portland (1400°C).
Después de la cocción se somete a un machaqueo hasta conseguir un polvo fino. Por consiguiente, el cemento natural comprende como componentes minerales principales CaCO 3 y SiO 2 .
El cemento natural es totalmente distinto en composición y endurecimiento respecto a la cal aérea porque ésta última comprende principalmente (>80%) Ca(OH )2 que por reacción con el CO 2 ambiental forma CaCO 3 . El mecanismo de endurecimiento de la cal aérea se produce por carbonatación, mientras que el de cemento natural endurece por formación de un silicato cálcico.
En una realización preferida de la presente invención, el cemento natural es cemento mallorquín.
El cemento mallorquín, comúnmente conocido como cemento común u ordinario, está elaborado mayoritariamente a partir roca caliza y arcilla como materias primas, pero a una temperatura de cocción inferior a la utilizada para la elaboración de cemento Portland, de modo que requiere mucha menos energía térmica para su fabricación. De ahí que se considere cemento ecológico.
Áridos
Existen distintos tipos de áridos en el estado de la técnica. Se conocen los áridos naturales, los áridos artificiales y los áridos reciclados. Dentro de los áridos naturales se encuentran los áridos granulares y los áridos de machaqueo, los primeros son principalmente áridos de naturaleza silícea y los segundos son principalmente de naturaleza caliza.
Áridos de machaqueo
En la presente invención, entre los distintos tipos de áridos del estado de la técnica, se ha seleccionado áridos de naturaleza caliza.
En la presente invención, el árido de machaqueo está formado por partículas de tamaño medio inferior a 4mm.
En una realización preferida de la presente invención, el árido de machaqueo es picadís.
El picadís es un árido de naturaleza caliza que además presenta elevada porosidad. Se trata de un árido procedente del machaqueo de piedras de marés. El marés es una roca de origen biológico que está formada por los detritos de los esqueletos marinos que fueron transportados hacia los sistemas dunares, sufriendo una consolidación debido a la cementación de las partículas, producida por diferentes mecanismos. Debido a ello, científicamente se la puede encontrar como Biocalcarenita, Eolianita, Sedimentaria, Detrítica, entre otras. La composición básica del marés es el carbonato cálcico, llegando a porcentajes mayores del 90%. Al tratarse de una piedra muy porosa se puede englobar en las calizas muy blandas y blandas.
Ladrillo triturado
En la presente invención, el ladrillo empleado es ladrillo común, comercialmente disponible y al alcance de cualquier conocedor en la materia. En general, el ladrillo presenta una porosidad de 18% (±3).
En la presente invención, el ladrillo triturado está formado por partículas de tamaño medio inferior a 4mm.
El ladrillo puede seleccionarse entre ladrillo directamente obtenido de fábrica o ladrillo obtenido de fábrica que haya sufrido alguna rotura durante su fabricación o que simplemente no pase el control de calidad por cualquier motivo.
Triturado indica partículas de tamaño medio inferior a 4 mm, en las que coexisten al menos dos poblaciones o fracciones diferentes de tamaño medio de partícula inferior a 4 mm.
En una realización, la densidad del conjunto triturado de ladrillo está comprendida entre 1,05
g/cm3y 1,15 g/cm3.
Una distribución de tamaño de partícula multimodal mejora el acomodamiento de las partículas de ladrillo triturado en el mortero, aumentado la cantidad en peso de ladrillo en el mortero. Multimodal indica variable. Por tanto, por tamaño de partícula multimodal se entiende granulometría variable. Distribución de tamaño de partícula multimodal indica la coexistencia de al menos dos rangos de tamaños medio de partículas diferentes.
En la presente invención, la distribución de tamaño de partícula multimodal incluye partículas de tamaño medio en al menos dos de los siguientes rangos:
o <4 mm - 2 mm, arena gruesa,
o <2mm - 0,5 mm, arena media,
o <0,5mm - 0,125 mm, arena fina, y
o <0,063 mm, finos.
En una realización, los al menos dos rangos se seleccionan entre arena gruesa y arena media, o entre arena media y arena fina. Aunque es preferible esta selección, forma parte del alcance de la presente invención una combinación de rangos que incluye arena gruesa y arena fina, o bien una combinación de rangos que incluye arena gruesa, arena media y arena fina y/o finos.
Con una distribución de tamaño de partícula multimodal se obtiene una curva granulométrica sustancialmente inclinada que indica una gradación importante del tamaño de las partículas en contraposición con una curva sustancialmente vertical que indicaría reducida variabilidad en los tamaños de las partículas.
Una mayor definición de la granulometría variable en el conjunto de partículas resultantes de triturar ladrillo puede encontrarse en el coeficiente de uniformidad, Cu.
El coeficiente de uniformidad se define como la relación entre el diámetro por el que pasa el 60% del material y el diámetro por el que pasa el 10% del material: Cu=Da 0 /D i 0 . Si el coeficiente de uniformidad es menor de 4 la granulometría es uniforme, si está comprendido entre 4 y 20 el suelo es poco uniforme y si es mayor de 20 se trata de un suelo bien gradado.
En una realización, el conjunto de partículas de triturado de ladrillo presenta un coeficiente de uniformidad Cu= D 60 /D 10 , donde Cu>4.
En una realización preferible el coeficiente de uniformidad presenta un valor comprendido en el intervalo 4<Cu<20.
El valor de diámetro por el que pasa el 60% del material y el valor de diámetro por el que pasa el 10% del material se toman del tamizado con tamices: 4mm, 2mm, 1 mm, 0,5 mm, 0,25 mm, 0,125 mm y 0,063 mm.
En una realización, D 60 es un valor seleccionado entre 1 mm y 0,5 mm, y D 10 es un valor seleccionado entre 0,125 mm y 0,063 mm.
En una realización preferida, D 60 es 0,5 mm, y D 10 es 0,125 mm. D 60 = 0,5 mm indica que el 60% de las partículas de triturado de ladrillo pasan el tamiz de 0,5mm. D 10 = 0,125 mm indica que el 10% de las partículas de triturado de ladrillo pasan el tamiz de 0,125 mm. En este caso el Cu=4.
En otra realización preferida, D 60 es 1 mm, y D 10 es 0,063 mm. D 60 = 1 mm indica que el 60% de las partículas de triturado de ladrillo pasan el tamiz de 1 mm. D 10 = 0,063 mm indica que el 10% de las partículas de triturado de ladrillo pasan el tamiz de 0,063 mm. En este caso el Cu=15,8.
En una realización, el mortero cerámico definido de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención comprende una relación en peso de conglomerante:áridos comprendida entre 1:1 y 1:3, preferiblemente 1:2, siendo los áridos la suma de áridos de machaqueo y ladrillo triturado.
En una realización, la relación en peso de árido de machaqueo:ladrillo triturado está comprendida entre 1:1 y 1:3, preferiblemente 1:2.
Preferiblemente, el mortero cerámico definido de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención comprende una relación en peso entre los componentes conglomerante:árido de machaqueo:ladrillo triturado de 2:2:3.
La presente invención se refiere a un mortero cerámico donde la mezcla de áridos comprende
una concentración de ladrillo triturado igual o superior a la concentración de árido de machaqueo.
Las relaciones expresadas aquí entre conglomerante, árido de machaqueo y ladrillo triturado son las mismas cuando el conglomerante es cemento natural o cemento mallorquín a no ser que se especifique lo contrario. Las relaciones expresadas aquí entre conglomerante, árido de machaqueo y ladrillo triturado son las mismas cuando el árido de machaqueo es picadís a no ser que se especifique lo contrario.
El mortero cerámico puede obtenerse por vía seca.
Para medir la mejora higroscópica del mortero cerámico de la invención puede considerarse la suma de árido de machaqueo y ladrillo triturado el valor total de áridos en el conjunto conglomerante:áridos.
Sorprendentemente, el mortero cerámico definido en el primer aspecto de la presente invención aumenta la capacidad de absorción higroscópica en 280%, es decir, 3,8 veces superior a la de un mortero a base de cemento Portland y picadís, medido a una relación en volumen conglomerante:picadís de 1:2. Para el mortero cerámico, la relación en peso conglomerante:picadís:ladrillo triturado es 2:2:3.
Así mismo, el mortero cerámico definido en el primer aspecto de la presente invención inesperadamente aumenta la capacidad de absorción higroscópica en 70%, es decir, 1,7 veces superior a la de un mortero a base de cemento Portland y picadís, medido a una relación en volumen conglomerante:áridos de 2:7. Para el mortero cerámico, la relación en peso conglomerante: picadís:ladrillo triturado es 2:2:3.
Sorprendentemente, el mortero cerámico definido en el primer aspecto de la presente invención aumenta la capacidad de adsorción de agua en 11,2 veces respecto a un mortero a base de cemento Portland y picadís, medido a una relación en volumen conglomerante:picadís de 1:2. Para el mortero cerámico, la relación en peso conglomerante: picadís:ladrillo triturado es 2:2:3.
Así mismo, el mortero cerámico definido en el primer aspecto de la presente invención inesperadamente aumenta la capacidad de adsorción de agua en 1,7 veces respecto a un mortero a base de cemento Portland y picadís, medido a una relación en volumen conglomerante:picadís de 2:7. Para el mortero cerámico, la relación en peso conglomerante:
picadís:ladriNo triturado es 2:2:3.
Ventajosamente, el mortero cerámico definido en el primer aspecto de la presente invención además es compatible con el concepto ecológico desde un punto de vista de la generación de un residuo menos dañino en un futuro para el suelo y subsuelo, además de emplear materiales de partida que han requerido menor consumo energético en su fabricación. Es de especial atención el consumo energético necesario para obtener cemento natural o cemento mallorquín (entre 800 y 1200°C) respecto al consumo energético requerido para el cemento Portland (1400°C).
La presente invención proporciona, en un segundo aspecto, el uso del mortero cerámico definido en el primer aspecto como mortero de revestimiento así como mortero de relleno en el sector de la construcción.
De manera general, el mortero cerámico definido en la presenta invención puede aplicarse como mortero de revoco.
El mortero cerámico definido en el primer aspecto de la invención presenta elevada higroscopicidad y es útil para fabricar materiales higroscópicos de base mortero como, por ejemplo, piezas de aplacado, piezas fraguadas con moldes y pavimentos drenantes, entre otros.
Breve descripción de las figuras
La Figura 1 es una representación gráfica de la acomodación de partículas de ladrillo triturado con geometría variable.
La Figura 2 es una imagen de una pieza de dimensiones 4x14x16cm elaborada con el mortero cerámico definido en el primer aspecto de la invención.
La Figura 3 es un detalle de una probeta de mortero cerámico de dimensiones 4x4x16cm, preparada para realizar ensayos de flexión y compresión.
Descripción detallada de la invención
Es por tanto un objeto de la presente invención mejorar la capacidad de un mortero de regular
la humedad ambiental en el interior de la edificación respecto a un mortero de cemento Portland o mortero de cal estándar.
La estrategia de la presente invención se basa en la mezcla de cemento común o natural como conglomerante, y picadís y ladrillo triturado como áridos.
El contenido de ladrillo triturado en el mortero mejora la capacidad de regular la humedad ambiental en el interior de una construcción. Además, la composición química, tanto del conglomerante como de ambos áridos, es compatible con el concepto ecológico desde un punto de vista de la generación de un residuo menos dañino en un futuro para el suelo y subsuelo.
La granulometría de los áridos fue determinada mediante el uso de tamices de la serie básica según la normativa EHE-08, obteniendo los siguientes resultados:
Tabla 1.1. Granulometría de ladrillo triturado
Se prefiere distribución granulométrica continua, es decir, en la que coexisten tamaños medio de partículas de cada tamiz 2mm, 1 mm, 0,5 mm, 0,25 mm, 0,125 mm y 0,063 mm.
En una realización diferente, la distribución granulométrica no contenía finos, de modo que coexisten tamaños medios de partícula dentro de los rangos de tamaño medio de arena gruesa y arena media. En particular, se obtuvo ladrillo triturado con la siguiente granulometría:
Tabla 1.2. Granulometría de ladrillo triturado
En ambas realizaciones se utilizó picadís con la siguiente granulometría.
Tabla 1.3. Granulometría de Picadís
Tanto el picadís como el ladrillo triturado contienen partículas de tamaño medio inferior a 4mm.
El cemento utilizado es cemento mallorquín fabricado por "Sa Cimentera S.A.” en Campos (Mallorca).
La dosificación óptima en volumen de conjunto es 3:2:4 (cemento mallorquín : picadís : ladrillo triturado), mientras que convertido a dosificación en peso óptima es 2:2:3.
Tabla 2. Dosificación
Aunque se prefiere una dosificación en volumen de conjunto de cemento mallorquín:picadís:ladrillo triturado de 3:2:4, esta dosificación incluye una variación en cada
componente de ±25%, es decir, cemento mallorquín puede tener un valor dentro del rango 2,25-3,75, picadís puede tener un valor dentro del rango 1,5-2,5 y ladrillo triturado puede tener un valor dentro del rango 3-5.
Propiedades mecánicas
Para determinar la resistencia mecánica a compresión del mortero se prepararon probetas de 40x40x160 mm3, para realizar ensayos normalizados. Según indican los resultados, el mortero cerámico cumple con la normativa para ser utilizado como mortero de revoco al presentar una resistencia mecánica a compresión a los 28 días de 3,5 MPa (mortero de revoco >2,5 MPa).
Tabla 3: Resistencia mecánica a compresión
Un mortero de revoco es el que se utiliza para revestir los paramentos que no pueden quedar vistos, tanto en interiores como en exteriores.
En una realización, la preparación del mortero cerámico se lleva a cabo por vía seca mediante las siguientes etapas:
- mezclar cemento mallorquín en seco con los áridos de picadís y ladrillo triturado definido en el primer aspecto de la presente invención; y - amasar la mezcla para obtener una mezcla seca sustancialmente homogénea.
La cantidad de agua a añadir es la necesaria para obtener un nivel de trabajabilidad y consistencia plástica.
Absorción de humedad ambiental
Cabe destacar que este mortero utiliza un árido de elevada porosidad que le confiere al mortero una muy elevada superficie específica. Además, por composición química, este árido presenta una elevada afinidad por la humedad ambiental.
La capacidad del mortero de absorción de agua procedente de la humedad ambiental se ha
determinado introduciendo las muestras en una caja cerrada herméticamente en la que se genera una humedad ambiental del 99,9%. La diferencia de masa de la muestra seca y la muestra húmeda corresponderá a la masa de agua absorbida. Esta medida, que viene detallada para todas las muestras estudiadas en la siguiente tabla, viene expresada en gramos de agua por cada kilogramo de mortero seco. Según se ha determinado experimentalmente en condiciones de 99’9% de humedad ambiental a los 15 días, una vez alcanzado el estado de saturación (condiciones de equilibrio), la capacidad de absorción de humedad ambiental es:
Tabla 4. Absorción de humedad ambiental.
La elevada porosidad del árido de ladrillo triturado confiere una gran superficie específica al árido, y en consecuencia también al mortero. Esta elevada superficie representa una elevada superficie disponible para la adsorción de humedad ambiental.
Para establecer la comparación se ha determinado la capacidad de absorción de agua de morteros elaborados con cemento Portland CEM II/A-P 42,5 R y el mismo árido fino de picadís empleado en el mortero cerámico. Se han estudiado tres dosificaciones diferentes. La dosificación 1:2 sería la misma proporción de cemento y suma de áridos que la del mortero cerámico (3 cemento mallorquín: 2 4 de total de árido, es decir, 2 de picadís y 4 de ladrillo triturado). La dosificación cemento:áridos 2:7 (equivalente a 1:3,5) sería una mezcla habitual en morteros de revoco. Como se puede apreciar, la capacidad de absorción de agua del mortero cerámico es muy superior a los morteros de cemento habituales que están compuestos por cemento portland y picadís. El cálculo de la proporción o ratio, tomando como referencia la cantidad de agua absorbida por el mortero cerámico, indica que el mortero de Portland 1:2 absorbe un 26%, o lo que es lo mismo, el mortero cerámico absorbe 3,8 veces más agua por kilogramo de mortero que el de Portland 1:2. En comparación con los morteros más habituales como el mortero 2:7 en masa, la ratio es de 0,58, es decir absorbe un 58% en comparación del mortero cerámico. O lo que es lo mismo, el mortero cerámico absorbe 1,7 veces más humedad ambiental que un mortero de cemento Portland 2:7.
Absorción de agua con muestras sumergidas en agua
La absorción de agua se ha determinado sumergiendo las muestras en agua durante 4 horas, y determinando la diferencia de peso antes (seca) y después de absorber agua (saturada de agua). Esta diferencia corresponde a la masa de agua absorbida, expresada en gramos de agua por kilogramo de mortero. Como se indica la tabla 5, la masa de agua absorbida por el mortero de Portland 1:2 es un 8,5% (11,8 veces menor) que el mortero cerámico. Comparando con el mortero de Portland 2:7, este absorbe un 45% (2,2 veces menos) que el mortero cerámico.
Conociendo la densidad del agua (1 g/cm3) se establece la relación entre masa de agua absorbida en los poros y el volumen de los mismos. Conociendo también el volumen de la muestra se puede determinar la fracción de porosidad (expresada en %). Como se observa en los datos de la tabla 5, la porosidad del mortero cerámico (47%) es significativamente superior a los dos morteros de cemento (24% y 37%, respectivamente).
Ventajosamente, el uso de ladrillo triturado como árido en morteros de cemento mallorquín conduce a un aligeramiento del material, es decir, a una menor densidad relativa en comparación con morteros de cemento con todo el árido de picadís. Así pues, la densidad del mortero cerámico es de 1,5 g/cm3, frente a los morteros de referencia cuyas densidades son de 2,2 y 1,8 g/cm3, respectivamente (ver tabla 5).
Tabla 5. Absorción de agua.
A la vista de la descripción incluida más arriba y de los ensayos realizados mostrados en la sección de descripción detallada de la invención, puede afirmarse que el mortero cerámico de la presente invención presenta al menos una de las siguientes características y ventajas respecto al estado de la técnica:
- densidad relativa del mortero cerámico de 1,5 g/cm3;
- densidad relativa medida en g/cm3 inferior respecto a la de un mortero Portland 1:2 (2,2 g/cm3);
- densidad relativa medida en g/cm3 inferior respecto a la de un mortero Portland 2:7 (1,8 g/cm3);
- porosidad del mortero cerámico 47%;
- porosidad del mortero cerámico superior respecto a la de un mortero Portland 1:2 (24%) y Portland 2:7 (37%);
- resistencia mecánica a compresión a los 28 días del mortero cerámico de 3,5 MPa; - absorción de humedad ambiental en el mortero cerámico de 46,4% medido en peso de H 2 O (g)/Kg mortero cerámico;
- superior absorción de humedad ambiental medida en peso de H 2 O (g)/Kg mortero respecto a la del mortero Portland 1:2;
- superior absorción de humedad ambiental medida en peso de H 2 O (g)/Kg mortero respecto a la del mortero Portland 2:7;
- adsorción de agua en el mortero cerámico del 100% medido en peso de H 2 O (g)/Kg mortero cerámico;
- superior adsorción de agua medida en peso de H 2 O (g)/Kg mortero respecto a la del mortero Portland 1:2 (8,5%);
- superior adsorción de agua medida en peso de H 2 O (g)/Kg mortero respecto a la del mortero Portland 2:7 (45%);
Claims (16)
1. Mortero cerámico que comprende conglomerante y áridos, donde el conglomerante es cemento natural, caracterizado por el hecho de que los áridos presentan un tamaño medio de partícula inferior a 4 mm e incluyen una mezcla de áridos de machaqueo y ladrillo triturado, donde el ladrillo triturado presenta una distribución de tamaño de partícula multimodal, de modo que se produce una acomodación de unas partículas con otras en función de sus distintos tamaños en el mismo mortero.
2. Mortero cerámico según la reivindicación 1, donde la mezcla de áridos presenta una concentración en peso de ladrillo triturado igual o superior a la de árido de machaqueo.
3. Mortero cerámico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, donde la distribución de tamaño de partícula multimodal incluye partículas de tamaño medio en al menos dos de los siguientes rangos:
o <4 mm - 2 mm, arena gruesa,
o <2mm - 0,5 mm, arena media,
o <0,5mm -0,125 mm, arena fina, y
o <0,063 mm, finos.
4. Mortero cerámico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los al menos dos rangos se seleccionan entre arena gruesa y arena media, o arena media y arena fina.
5. Mortero cerámico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la distribución de tamaño de partícula multimodal presenta un coeficiente de uniformidad:
Cu= D 60 /D 10 S 4 ,
D 60 indica el diámetro para el cual el 60% de las partículas pasan por ese tamiz, D 10 indica el diámetro para el cual el 10% de las partículas pasan por ese tamiz.
6. Mortero cerámico según la reivindicación 5, donde el coeficiente de uniformidad presenta un valor comprendido entre 4 y 20, es decir, 4<Cu<20.
7. Mortero cerámico según una cualquiera de las reivindicaciones 5 o 6, donde D 60 está comprendido entre 1 mm y 0,5 mm, y D 10 está comprendido entre 0,125 mm y 0,063 mm.
8. Mortero cerámico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde conglomerante:áridos están en una relación en peso comprendida entre 1:1 y 1:3 siendo los áridos la suma de áridos de machaqueo y ladrillo triturado.
9. Mortero cerámico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde árido de machaqueo:ladrillo triturado están en una relación en peso comprendida entre 1:1
y 1:3.
10. Mortero cerámico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde conglomerante:árido de machaqueo:ladrillo triturado están en una relación en peso de 2:2:3.
11. Mortero cerámico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el árido de machaqueo es picadís.
12. Mortero cerámico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el cemento natural es cemento mallorquín.
13. Uso del mortero cerámico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores como mortero de revestimiento en el sector de la construcción.
14. Uso del mortero cerámico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores como mortero de relleno en el sector de la construcción.
15. Uso del mortero cerámico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en pavimentos drenantes.
16. Uso del mortero cerámico según una cualquiera de las reivindicaciones en piezas de aplacado.
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