ES2574357B1 - Mortero/hormigón ecológico de corcho resistente con alta capacidad de deformación para construcciones de fábrica anti-rotura frágil - Google Patents

Abstract

Mortero/hormigón ecológico de corcho resistente con alta capacidad de deformación para construcciones de fábrica anti-rotura frágil.#La presente invención se refiere a un mortero/hormigón ecológico resultado de la incorporación de corcho granulado como componente. Se caracteriza por su cualidad ecológica y por la alta capacidad de deformación obtenida en el material por la incorporación del corcho, que hace que los elementos constructivos obtenidos con este mortero u hormigón no registren rotura frágil sino una novedosa ductilidad. Con respecto a un mortero u hormigón convencional, se reduce significativamente la rigidez del material y se aumentan la deformabilidad y la ductilidad. Estas propiedades lo hacen óptimo para su uso en construcciones de fábrica de mampostería de ladrillo o de piedra sometidas a la acción del peso, o bien sometidas a acciones dinámicas, tales como sismos, impactos, explosiones y vibraciones; así como para elementos secundarios de fábrica que requieran una mayor deformación.

Description

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DESCRIPCION

MORTERO/HORMIGON ECOLOGICO DE CORCHO RESISTENTE CON ALTA CAPACIDAD DE DEFORMACION PARA CONSTRUCCIONES DE FABRICA ANTI- ROTURA FRAGIL

Campo tecnico de la invencion

La presente invencion corresponde al campo tecnico de la construccion, en concreto a los materiales utilizados en este campo, como un mortero/hormigon ecologico resistente y con alta capacidad de deformacion.

Antecedentes de la invencion

Los materiales conglomerados petreos artificiales, como hormigones y morteros, son conocidos desde la antiguedad y estan formados a base de un material conglomerante mezclado con una serie de cargas -normalmente arena y grava- y amasados con agua, para formar una piedra artificial despues de su fraguado y endurecido.

El hormigon convencional actual se realiza comunmente con conglomerante de cemento de tipo portland, obteniendose un buen material para la construccion debido a sus propiedades resistentes, especialmente a su alta resistencia a compresion y a su alta rigidez. En los ultimos cien anos, se ha implantado en la construccion mundial, sustituyendo a otros materiales estructurales anteriores.

El hormigon de cemento portland ha hecho tambien posible el desarrollo del hormigon armado, que es un material compuesto a base del propio hormigon mas armaduras de acero. El hormigon armado ha dado lugar a nuevos sistemas estructurales, conocidos como estructuras de nudos rlgidos, que estan formados fundamentalmente por vigas y por pilares de este material y que tienen una forma de trabajo distinta al de las anteriores estructuras de fabrica de mamposterla.

Las fabricas de mamposterla son aquellas que se realizan a base de mampuestos cogidos con mortero, pudiendo ser los mampuestos de cualquier tipo de piedra o de cualquier tipo de ladrillo, pudiendo ademas incorporar rellenos internos de mortero o de hormigon. Son tambien llamadas fabricas de masonerla, a las que les da nombre la masa o mortero con la

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que se obtienen. Estas fabricas de mamposteria o de masonerla han constituido las estructuras resistentes de las construcciones desde el origen de la Humanidad. Estan obtenidos con fabrica de mamposteria los muros, los arcos y las bovedas de las estructuras historicas.

En los ultimos 100 anos el hormigon de cemento tipo portland se ha impuesto en la construction mundial y en la actualidad la mayorla de los edificios se realizan con estructuras de hormigon armado de cemento de tipo portland, llegando a limitar y a eliminar a la mayorla de las antiguas tecnicas de construccion de estructuras con fabricas de mamposteria de piedra y de ladrillo. Sin embargo, en la actualidad, aun persisten las antiguas estructuras de fabrica de mamposteria, algunas de ellas con miles de anos de antiguedad, como las construcciones de las civilizaciones de Mesopotamia, Egipto, Grecia y Roma, frente a los solo 100 anos de antiguedad de las estructuras obtenidas con hormigon de cemento de tipo portland. En concreto, la mayorla del patrimonio historico artlstico esta realizado con estructuras de fabrica de mamposteria de piedra o de ladrillo. Tambien estan realizados con fabrica la mayorla de los edificios de los centros de las ciudades historicas y de los nucleos rurales de poblacion, tengan o no valor patrimonial historico.

El cemento de tipo portland, desarrollado especlficamente para dotar de mayor resistencia y de mayor rigidez al hormigon armado, tambien ha sustituido progresivamente a otros conglomerantes mas antiguos para obtener los morteros de coger las fabricas -como la cal aerea, la cal hidraulica natural y los cementos naturales-, consiguiendose morteros de cemento portland cada vez mas resistentes pero tambien cada vez mas rlgidos, a diferencia de los antiguos, que eran menos resistentes y menos rlgidos (o mas deformables).

Al desaparecer las tecnicas tradicionales de las fabricas, cuando se interviene actualmente en los edificios del patrimonio historico monumental y de los centros historicos con tecnicas nuevas de hormigon convencional de cemento portland, o bien con fabricas obtenidas con morteros actuales de cemento portland, se producen una serie de problemas constructivos por la incompatibilidad que existe entre la fabrica y el hormigon o mortero de cemento portland. Estos problemas de incompatibilidad pueden ser de tres tipos:

1. Incompatibilidad mecanica, producida porque los morteros y hormigones convencionales actuales de cemento portland son mucho mas rlgidos que los antiguos, lo que hace que no tengan capacidad de deformation y que cuando se le imponen a las fabricas deformaciones

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estructurales, los morteros y hormigones rlgidos se fracturen, manifestando la fabrica una serie de fisuras o grietas.

2. Incompatibilidad flsica, producida porque los morteros y hormigones convencionales actuales de cemento portland, son mas densos que los antiguos, lo cual aumenta el peso propio de las fabricas de mamposterla obtenidas con cemento portland, y porque tienen distinto color, lo que hace que provoquen impacto visual o estetico en las fabricas vistas. Ademas, los morteros convencionales obtenidos con cemento portland generan una elevada retraccion, que origina fisuras a las fabricas. Problemas que no se daban con los morteros antiguos.

3. Incompatibilidad qulmica, porque los morteros y hormigones convencionales actuales, con alto contenido en cemento portland, incorporan compuestos qulmicos que producen agresiones qulmicas a la fabrica de mamposterla, tales como manchas de sales y otras, cuestion especialmente importante en las fabricas de mamposterla del patrimonio historico.

Las propiedades de alta resistencia a compresion y de elevada rigidez que hacen adecuado al cemento portland para las estructuras nuevas, son sin embargo las que lo hacen incompatible con las fabricas de mamposterla. De todos estos problemas resulta la necesidad de desarrollar morteros y hormigones especlficos para la obtencion de las fabricas, que sean compatibles con ellas, porque los morteros y hormigones actuales no lo son.

Los morteros y hormigones convencionales actuales de cemento portland no tienen capacidad de deformacion y producen el problema conocido en el estado de la tecnica como "rotura fragil”, es decir, que se rompen debido a su gran rigidez cuando la estructura les impone una leve deformacion. Los morteros convencionales de cemento portland, cuando se usan para fabricas, se fracturan y fisuran en los siguientes casos patologicos bien conocidos en el estado de la tecnica de la construccion:

1. Cuando hay incompatibilidad de deformacion (o de rigidez) entre la estructura principal de la construccion y elementos secundarios de fabrica -como son las particiones o tabiques y los cerramientos-, fracturandose y fisurandose estos elementos de fabrica debido a la deformacion que les impone la estructura principal.

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2. En la rehabilitation de edificios preexistentes de fabrica de mamposterla, donde haya fabricas antiguas (preexistentes) y fabricas nuevas (ampliaciones, reformas o zonas reparadas), se generan fracturas y fisuras entre la nueva y la vieja fabrica, por diferencias de rigidez entre la una y la otra.

3. Ante acciones dinamicas tales como selsmos, impactos, explosiones y vibraciones, donde la rigidez de las fabricas obtenidas con mortero de cemento portland convencional actual hacen que las construcciones fallen ante estos efectos dinamicos. En el terremoto de Lorca, en Espana, en el ano 2011, se pudo constatar que la mayor parte de los danos materiales producidos no fueron en vigas y pilares, sino en las construcciones de fabrica que hablan sido obtenidas con morteros de cemento portland, tanto en los elementos secundarios de fabrica (particiones interiores y cerramientos) de los edificios nuevos, como en las construcciones de fabrica del patrimonio historico que hablan sido rehabilitadas con estos morteros y hormigones de cemento portland.

Son tambien conocidos en el estado de la tecnica los hormigones y morteros aligerados, que son adecuados en determinadas circunstancias para reducir el peso propio de la construction, y que se obtienen sustituyendo el arido convencional de arena o grava por materiales ligeros tales como arcilla expandida, pizarra expandida, perlita, vermiculita, etc, o bien mediante la inclusion de aire en la masa del hormigon o mortero. Cuando se usan estos morteros y hormigones aligerados en las construcciones de fabrica, se obtiene el efecto favorable de reduccion del peso, pero sin embargo todas estas formas de aligeramiento empleadas hasta la fecha generan un pernicioso aumento de la rigidez del material hormigon o mortero, con lo cual este resulta ser mas fragil todavla y por tanto es incompatible con su utilization en los casos senalados de obras de fabrica.

En el estado actual de la tecnica, es conveniente el desarrollo tecnologico de morteros y hormigones especlficos para las fabricas, que no requieren alta resistencia pero si una alta capacidad de deformation y un conjunto de propiedades flsicas, qulmicas y mecanicas compatibles con la construction de fabrica, propiedades que son diferentes a las del hormigon y los morteros que han sido desarrollados en los ultimos cien anos especlficamente para las estructuras de vigas y pilares con nudos rlgidos.

El corcho es el material fundamental de la presente invention. Procede del alcornoque y es un material natural que se ha venido utilizando para diferentes cuestiones en la construccion a lo largo de la historia, e incluso en morteros y hormigones, para aprovechar sus

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propiedades conocidas de aislamiento termico, aislamiento acustico y baja densidad (o ligereza). Pero nunca se ha utilizado para aprovechar sus propiedades mecanicas: todo lo contrario, hasta la fecha se ha desechado su empleo como material estructural por la merma de resistencia que implica. Se ha utilizado en cambio con papeles secundarios para recubrir, aislar o aligerar.

Existen investigaciones, como la de Del Rio Merino, que desarrollaron la posible utilizacion del corcho granulado en materiales de construction prefabricados, basadas en la ligereza del corcho y en la union Intima por rozamiento entre las celdillas que tiene el corcho y la matriz de pastas de yeso. Pero se descarto siempre su utilizacion para materiales estructurales, porque se habla pensado solo en las modernas estructuras de vigas y pilares, para las que la inclusion de corcho en hormigones y morteros suponla una merma importante de resistencia con respecto a los morteros y hormigones convencionales de cemento portland.

En la actualidad la mayor parte de la production mundial de corcho, de la que son principales productores Portugal, Espana (especialmente Extremadura y Andalucla) e Italia, se destina a la fabricacion de tapones de botellas. El tapon de corcho no ha encontrado otro material sustituto que presente las mismas cualidades, porque no hay ningun material natural o artificial que reuna las propiedades que este tiene. Es fundamental para el futuro economico de la industria del corcho encontrar nuevas salidas a este material natural, ademas de la fabrication de tapones, asl como el aprovechamiento y reciclaje del importante volumen de residuos que genera la fabricacion de tapones de corcho.

Description de la invention

La presente invencion se refiere a un mortero/hormigon ecologico resultado de la incorporation de corcho granulado como componente. Se caracteriza por su cualidad ecologica y por la alta capacidad de deformation obtenida en el material por la incorporacion del corcho, que hace que los elementos constructivos obtenidos con este mortero u hormigon no registren rotura fragil sino una novedosa ductilidad. Con respecto a un mortero u hormigon convencional, se reduce significativamente la rigidez del material y se aumentan la deformabilidad y la ductilidad. La ductilidad es la capacidad para admitir deformaciones manteniendo la capacidad mecanica. Estas propiedades lo hacen optimo para su uso en construcciones de fabrica de mamposterla de ladrillo o de piedra sometidas a la action del peso, o bien sometidas a acciones dinamicas, tales como sismos, impactos, explosiones y

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vibraciones; asl como para elementos secundarios de fabrica que requieran una mayor deformacion compatible con la de la estructura principal de la construction.

La presente invention se basa especlficamente en dos cualidades que tiene el corcho: la capacidad de deformarse con recuperation de la deformacion anos despues de la aplicacion del esfuerzo (que se aprovecha en esta invencion fundamentalmente para reducir la rigidez del mortero/hormigon) y su elevado coeficiente de rozamiento debido a su estructura reticular interna (que se aprovecha en esta invencion fundamentalmente para hacer posible la union Intima del corcho con la pasta de mortero). Otras propiedades del corcho como su bajo peso especlfico, diflcil combustibilidad, estabilidad dimensional, impermeabilidad, imputrescibilidad, buen aislamiento electrico, termico y acustico, y resistencia al ataque de acidos, de roedores y de insectos, son compatibles con las de los morteros y hormigones, y se aprovechan tambien para la presente invencion.

Como conglomerante para el mortero u hormigon de la invencion puede emplearse cualquiera de los conocidos en el estado de la tecnica, ya sean conglomerantes naturales como la cal aerea, la cal hidraulica natural o el cemento natural, o conglomerantes artificiales como el cemento portland o la cal hidraulica artificial.

El corcho utilizado es material granular obtenido mecanicamente, que procede fundamentalmente del reciclado de corcho de recortes de tapones y otros elementos de la industria de transformation del corcho, e incluso puede proceder del reciclaje de los propios tapones usados.

El invento tiene la particularidad de ser ecologico por dos cuestiones principales:

1. Por la utilization de corcho natural reciclado.

2. Por tratarse de un material destinado fundamentalmente para la rehabilitation de edificios, que hace posible el reuso de las construcciones preexistentes. Con la utilizacion del material en rehabilitacion, las estructuras construidas existentes en lugar de ser demolidas para nueva construccion, pueden ser rehabilitadas, ampliadas y reparadas en sus estructuras de fabrica, produciendo con ello un gran ahorro de energla, al no tener que ser demolida la cimentacion y estructura de la construccion (que representan de media al menos el 35% del volumen material del edificio), asl como produciendo una drastica reduccion de residuos en las demoliciones que se evitan.

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La invention es la mezcla en distintas proporciones de un conglomerate de base cemento o cal de cualquier tipo, y carga de corcho granulado, pudiendo incorporar o no carga mineral (arido de arena y/o grava), para obtenerse con su mezcla un mortero/hormigon seco. Posteriormente se le anade agua en distintas proporciones, para ser obtenido el mortero/hormigon fresco, listo para su uso segun el estado general de la tecnica.

Las dosificaciones del material son muy variables en funcion de la resistencia, densidad, deformabilidad y ductilidad de proyecto requeridas, que se describen en volumen de la mezcla de mortero seco mediante porcentajes, dentro de los siguientes margenes basicos:

- A mayor porcentaje de corcho en el volumen de dosificacion sustituyendo a la carga mineral de arido convencional, se obtiene una mayor capacidad de deformation (mayor deformabilidad y mayor ductilidad), menor densidad y menor resistencia a compresion.

- A mayor porcentaje de conglomerante, mayor resistencia, por lo que para mantener la resistencia de proyecto del mortero/hormigon es necesario aumentar la cantidad de conglomerante a medida que se aumenta la cantidad de corcho.

- Si el conglomerante empleado es natural (cal aerea, cal hidraulica natural o cemento natural), se aumenta el caracter ecologico.

- El conglomerante natural (fundamentalmente cal aerea, cal hidraulica natural o cemento natural) aporta tambien mayor capacidad de deformacion al mortero/hormigon que el conglomerante de cemento portland. Por su parte, el cemento portland aporta mayor resistencia. Es fundamental el equilibrio entre los diferentes conglomerantes para conseguir la resistencia y capacidad de deformacion requeridas, por medio de una adecuada dosificacion.

- Si se emplean fibras de polipropileno, fibra de vidrio o fibra de acero anadidas al mortero/hormigon en la masa, se produce la mejora de las propiedades mecanicas y se aumenta tambien la capacidad de deformacion.

El uso de morteros y hormigones a base de granulado de corcho mejora el comportamiento estructural de las fabricas obtenidas con el, ya sean estructuras de muros, arcos, bovedas, o elementos secundarios de la construccion. Se demuestra la capacidad del corcho para mejorar las propiedades mecanicas de un mortero/hormigon para las fabricas al mejorar la capacidad de deformacion, siendo las ventajas mas significativas las siguientes: aumenta la deformacion que se corresponde con la resistencia caracterlstica a compresion, aumenta la deformacion que se corresponde con la tension de rotura por compresion, aumenta la

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ductilidad (capacidad de absorber energla con la deformacion), reduce el fenomeno de la rotura fragil y genera una forma de rotura con reparto uniforme de fisuras.

La capacidad de deformacion obtenida con la invention depende de la cantidad de corcho en la composition del mortero/hormigon. Para cantidades de corcho superiores al 20% en volumen de la masa de mortero/hormigon seco, se obtienen:

- Valores de deformacion unitaria (£ k) correspondiente a la resistencia caracterlstica a

compresion, al menos un 25% superiores a los que se obtendrlan en un

mortero/hormigon convencional de la misma resistencia a compresion que no tuviera granulado de corcho.

- Valores de deformacion unitaria (£r) correspondiente a la tension de rotura por

compresion, al menos un 60% superiores a los que se obtendrlan en un

mortero/hormigon convencional de la misma resistencia a compresion que no tuviera granulado de corcho.

- Valores de ductilidad (5) al menos un 60% superiores a los que se obtendrlan en un mortero/hormigon convencional de la misma resistencia a compresion que no tuviera granulado de corcho.

Con el mortero/hormigon de la invencion se obtienen construcciones de fabrica -ya sean aparejadas, revestidas o rellenadas con el-, que presentan una significativamente reducida rigidez, de manera que se soluciona el problema de la incompatibilidad de deformaciones entre la estructura principal y los elementos secundarios de fabrica, ya que estos ultimos elementos secundarios obtenidos con el mortero/hormigon de la invencion presentan una deformacion compatible con la de la estructura principal, reduciendose las fisuras y grietas.

Asimismo, en obras de rehabilitation como son reformas, reparaciones, ampliaciones, etc, se soluciona igualmente el problema de incompatibilidad de deformaciones entre las obras de fabrica preexistentes y las obras de fabrica nuevas, cuando en estas ultimas se emplea el mortero/hormigon de la invencion, con mayor capacidad de deformacion.

Las construcciones de fabrica obtenidas con el mortero/hormigon de la invencion presentan una considerable mejora en el comportamiento estructural cuando son sometidas a acciones de selsmos, impactos, explosiones o vibraciones en general, porque el mortero/hormigon mejora la capacidad de la fabrica para absorber y disipar la energla incidente, debido a las propiedades mecanicas del corcho y a la union Intima por rozamiento entre el corcho y la

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pasta de mortero/hormigon. Tambien influye positivamente la reduction que produce el corcho en el peso la construction, que reduce las acciones dinamicas a la fabrica.

La absorcion de vibraciones en el mortero/hormigon de corcho mejora igualmente el comportamiento acustico de la fabrica. Se consigue igualmente un mejor aislamiento acustico y termico.

Descripcion de los dibujos

Con objeto de ayudar a una mejor comprension de las caracterlsticas del invento, se aporta como parte integrante de dicha descripcion, una serie de dibujos donde, con caracter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1: muestra el diagrama tension-deformacion unitaria generico de un material que presentara todos los estadios tenso-deformacion, en concreto un acero, que es el mas conocido en el estado de la tecnica y empleado como patron para comparar las propiedades de otros materiales. Se ha representado la zona elastica de la deformation (1), la zona de fluencia (2) y la zona plastica (3), siendo fp la tension correspondiente al llmite de proporcionalidad, fe la tension del llmite elastico, fu la tension ultima o maxima y fr la tension de rotura del material. El area definido por la grafica tension-deformacion es la ductilidad (5), que representa la energla de la que dispone el material para deformarse hasta la rotura.

Figura 2: muestra el diagrama tension-deformacion unitaria en compresion de un mortero/hormigon convencional segun el estado de la tecnica, siendo fk la resistencia caracteristica a compresion, £k la deformacion unitaria que se corresponde con la resistencia caracteristica, £ r la deformacion unitaria que se corresponde con la tension de rotura y 5 la ductilidad. Representa un material fragil, que no tiene capacidad de deformacion.

Figura 3: muestra el diagrama tension-deformacion unitaria en compresion de un mortero/hormigon convencional aligerado con aligerantes convencionales, segun el estado de la tecnica, siendo fk la resistencia caracteristica a compresion, £ k la deformacion unitaria que se corresponde con la resistencia caracteristica, £ r la deformacion unitaria que se corresponde con la tension de rotura y 5 la ductilidad. Representa un material muy fragil, que no tiene capacidad de deformacion.

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Figura 4: muestra el diagrama tension-deformacion unitaria en compresion de un mortero/hormigon realizado de acuerdo con la invention, que consiste en un mortero/hormigon de corcho resistente y con alta capacidad de deformation. Se observa como los valores de la deformacion unitaria (Sk) que se corresponde con la resistencia caracterlstica, la deformacion unitaria (8\) que se corresponde con la tension de rotura y la ductilidad (5), son significativamente mas altos que los de las figuras 2 y 3 anteriores.

Figura 5: muestra la imagen de una probeta cillndrica de un mortero/hormigon realizado de acuerdo con la invencion, que ha sido sometida a un ensayo de compresion hasta la rotura. Se observan las fisuras de rotura del material, que son muchas, de pequena abertura y uniformemente distribuidas. Dicha forma de rotura representa la capacidad de deformacion, que es la principal novedad de la presente invencion.

Figura 6: muestra un esquema idealizado de comportamiento de rotura fragil de un hormigon/mortero aligerado con cargas aligerantes convencionales, antes y despues de la rotura, representandose el arido ligero convencional de arcilla expandida (4), la pasta de conglomerante y arena (5) y las fracturas de rotura del material, que son pocas y de gran abertura.

Figura 7: muestra un esquema idealizado de comportamiento del mortero/hormigon de acuerdo con la invencion, con alta capacidad de deformacion, antes y despues de la rotura, representandose un granulo de corcho (6), la pasta de conglomerante y arena (7) y las fisuras de rotura del material, que son muchas y de pequena abertura.

Figura 8: muestra un esquema idealizado de comportamiento de un mortero/hormigon de acuerdo con la invencion, estudiado a mayor escala para describir una alta capacidad de deformacion. Se representan los granulos de corcho (6), la pasta de conglomerante y arena (7) y las fisuras de rotura del material, que son muchas, de pequena abertura y uniformemente distribuidas.

Realization preferente de la invencion

La presente invencion se explica e ilustra adicionalmente mediante los siguientes ejemplos, lo cuales no pretenden ser limitativos de su alcance:

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Segun el estado de la tecnica y con caracter general, el diagrama de tension-deformacion unitaria del mortero/hormigon a compresion depende de numerosas variables, tales como la resistencia del mortero/hormigon, la edad, la duracion de la carga, la forma y tipo de la seccion, la naturaleza de la solicitation, el tipo de arido, el estado de humedad, etc. Por ello, en el estado de la tecnica y en la normativa de materiales se emplean diagramas simplificados, como los de las figuras 1, 2 y 3.

La figura 2 muestra el diagrama tension-deformacion unitaria a compresion de un mortero/hormigon convencional, que describe el comportamiento elasto-plastico del material, caracterizado porque no presenta recta en el inicio de la curva, es decir, que no tiene proporcionalidad entre la tension y la deformacion, y que carece de capacidad de deformation significativa, alcanzandose la tension de rotura inmediatamente despues del valor de la tension maxima o resistencia caracterlstica (fk). Como consecuencia de este comportamiento, los hormigones y morteros convencionales son fragiles y carecen de ductilidad significativa. De hecho, en la tecnologla del hormigon se desprecia el comportamiento post-valor maximo de la tension, por carecer de fiabilidad estructural. Los valores de resistencia caracterlstica a compresion (fk) en hormigones y morteros convencionales de cemento -representada por el maximo valor de la grafica-, pueden ser muy variables, entre 2,5 N/mm2 y 50 N/mm2, dependiendo fundamentalmente de la cantidad y calidad del cemento en la dosificacion. En los morteros de cemento, de cal, o mixtos, empleados para obtener las fabricas, las resistencias se recomiendan compatibles con la resistencia a compresion de los mampuestos (de ladrillo o de piedra) para evitar el fenomeno conocido como de "rotura fragil” y suelen estar en el intervalo de 2,5 N/mm2 a 7,5 N/mm2. En restauracion de obras de patrimonio historico con morteros primitivos, las resistencias de los morteros son aun mas bajas, de hasta 1 N/mm2. La deformacion correspondiente a la resistencia caracterlstica (S k) es del orden de 0,2% y la deformacion correspondiente a la tension de rotura (S r) es del orden de 0,35%.

Ejemplo del estado de la tecnica 1:

Hormigon de cemento portland de 25 N/mm2 de resistencia caracterlstica a compresion:

- Dosificacion tipo del hormigon seco:

- 17% de conglomerante (siendo 100% de cemento portland).

- 83% de carga mineral (siendo 2/5 arena y 3/5 grava).

- Segun el estado general de la tecnica, se amasa con agua hasta conseguir una consistencia plastica y se pone en obra compactando la masa.

- Caracterlsticas tlpicas obtenidas en el hormigon endurecido a la edad de 28 dlas:

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- Densidad: 2,4 gr/cm3.

- Resistencia caracteristica a compresion: 25 N/mm2.

- Capacidad de deformacion segun figura 2:

- Deformacion unitaria de la tension maxima: £k = 0,20%.

- Deformacion unitaria de la tension de rotura: £r = 0,35%.

- Ductilidad: 5 = 56,88 KN/m2.

Ejemplo del estado de la tecnica 2:

Mortero de cemento portland de 5 N/mm2 de resistencia caracteristica a compresion:

- Dosificacion tipo del mortero seco:

- 14% de conglomerante (siendo 100% de cemento portland)

- 86% de carga mineral de arena.

- Se amasa con agua hasta conseguir una consistencia adecuada para su trabajabilidad y puesta en obra.

- Caracteristicas ripicas obtenidas en el mortero endurecido a la edad de 28 dias:

- Densidad: 2,0 gr/cm3.

- Resistencia caracteristica a compresion: 5 N/mm2.

- Capacidad de deformacion segun figura 2:

- Deformacion unitaria de la tension maxima: £k = 0,23%.

- Deformacion unitaria de la tension de rotura: £r = 0,40%.

- Ductilidad: 5 = 13,08 KN/m2.

Ejemplo del estado de la tecnica 3:

Mortero de cal hidraulica natural de 5 N/mm2 de resistencia caracteristica a compresion:

- Dosificacion tipo del mortero seco:

- 20% de conglomerante (siendo 100% de cal hidraulica natural)

- 80% de carga mineral de arena.

- Se amasa con agua hasta conseguir una consistencia adecuada para su trabajabilidad y puesta en obra.

- Caracteristicas ripicas obtenidas en el mortero endurecido a la edad de 28 dias:

- Densidad: 1,9 gr/cm3.

- Resistencia caracteristica a compresion: 5 N/mm2.

- Capacidad de deformacion segun figura 2:

- Deformacion unitaria de la tension maxima: £k = 0,26%.

- Deformacion unitaria de la tension de rotura: £r = 0,48%.

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- Ductilidad: 5 = 15,53 KN/m2.

La figura 3 muestra el diagrama tension-deformacion unitaria de un mortero/hormigon convencional aligerado con aligerantes convencionales tales como arcilla expandida, pizarra expandida, perlita o vermiculita en sustitucion del arido convencional. Este mortero/hormigon se utiliza en el estado general de la tecnica porque consigue menor densidad pero se acentua la falta de rigidez, pues se reduce sensiblemente la capacidad de deformacion del material y su rotura es mas fragil aun. Los valores que definen esta grafica dependen de la cantidad y tipo de aligerante. En el estado general de la tecnica, con una reduction de densidad del 20%, la deformacion (S k) correspondiente a la tension maxima se reduce significativamente a del orden de 0,16% y la deformacion (Sr) correspondiente a la tension de rotura es del orden de 0,25%. Este comportamiento es valido para estructuras de hormigon de vigas y pilares ligeros, pero es pernicioso para las construcciones de fabrica obtenidas con un mortero/hormigon como el representado, por su alta rigidez.

Ejemplo del estado de la tecnica 4:

Hormigon ligero de cemento portland de 15 N/mm2 de resistencia caracterlstica a compresion:

- Dosificacion tipo del hormigon seco:

- 17% de conglomerante (siendo 100% de cemento portland).

- 83% de carga mineral (siendo 3/5 arena y 2/5 de arido ligero de arcilla expandida).

- Segun el estado general de la tecnica, se amasa con agua hasta conseguir una consistencia plastica y se pone en obra compactando la masa.

- Caracterlsticas tlpicas obtenidas en el mortero endurecido a 28 dlas:

- Densidad: 1,7 gr/cm3.

- Resistencia caracterlstica a compresion: 15 N/mm2.

- Capacidad de deformacion segun figura 3:

- Deformacion unitaria de la tension maxima: Sk = 0,16%.

- Deformacion unitaria de la tension de rotura: Sr = 0,25%.

- Ductilidad: 5 = 24,57 KN/m2.

La figura 4 muestra el diagrama tension-deformacion unitaria del mortero/hormigon de la invencion, en el que se ha producido la sustitucion del arido convencional de arena por granulado de corcho.La grafica describe una alta capacidad de deformacion. Se observa como los valores de la deformacion (S k) correspondiente a la resistencia caracterlstica, la deformacion (S3) correspondiente a la tension de rotura y la ductilidad (5) son

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significativamente mayores que en los morteros/hormigones convencionales (figura 2) y muy superiores a los de los morteros/hormigones ligeros convencionales (figura 3). Se ha considerado como llmite (S' r) para la deformacion de rotura y ductilidad el punto de la grafica que se corresponde con una tension del 65% de la resistencia caracterlstica (fk).

Ejemplo de realization n° 1:

Mortero ecologico de corcho, de cemento portland, de 5 N/mm2 de resistencia caracterlstica a compresion:

- Dosificacion tipo del mortero seco:

- 17% de conglomerante (siendo 100% de cemento portland)

- 25% de carga de corcho granulado de 4 mm de tamano maximo.

- 58% de carga mineral de arena.

- Se amasa con agua hasta conseguir una consistencia adecuada para su trabajabilidad y puesta en obra.

- Caracterlsticas tlpicas obtenidas en el mortero endurecido a la edad de 28 dlas:

- Densidad: 1,5 gr/cm3.

- Resistencia caracterlstica a compresion: 5 N/mm2.

- Capacidad de deformacion segun figura 4:

- Deformacion unitaria de la tension maxima: Sk = 0,26%.

- Deformacion unitaria de la tension de rotura: S'r = 0,62%.

- Ductilidad: 5 = 23,38 KN/m2.

Ejemplo de realizacion n° 2:

Mortero ecologico de corcho, de cal hidraulica natural, de 5 N/mm2 de resistencia caracterlstica a compresion:

- Dosificacion tipo del mortero seco:

- 33% de conglomerante (siendo 100% de cal hidraulica natural).

- 30% de carga de corcho granulado de 4 mm de tamano maximo.

- 37% de carga mineral de arena.

- Se amasa con agua hasta conseguir una consistencia adecuada para su trabajabilidad y puesta en obra.

- Caracterlsticas tlpicas obtenidas en el mortero endurecido a la edad de 28 dlas:

- Densidad: 1,6 gr/cm3.

- Resistencia caracterlstica a compresion: 5 N/mm2.

- Capacidad de deformacion segun figura 4:

5

10

15

20

25

30

35

- Deformacion unitaria de la tension maxima: Sk = 0,32%.

- Deformacion unitaria de la tension de rotura: £3 = 0,88%.

- Ductilidad: 5 = 33,06 KN/m2.

Ejemplo de realization n° 3:

Mortero ecologico de corcho, de cal aerea, de 5 N/mm2 de resistencia caracterlstica a compresion:

- Dosificacion tipo del mortero seco:

- 50% de conglomerante (siendo 100% de cal aerea natural).

- 30% de carga de corcho granulado de 4 mm de tamano maximo.

- 20% de carga mineral de arena.

- Se amasa con agua hasta conseguir una consistencia adecuada para su trabajabilidad y puesta en obra.

- Caracterlsticas tlpicas obtenidas en el mortero endurecido a la edad de 28 dlas:

- Densidad: 1,2 gr/cm3.

- Resistencia caracterlstica a compresion: 5 N/mm2.

- Capacidad de deformacion segun figura 4:

- Deformacion unitaria de la tension maxima: Sk = 0,36%.

- Deformacion unitaria de la tension de rotura: £3 = 1,15%.

- Ductilidad: 5 = 42,98 KN/m2.

Ejemplo de realizacion n° 4:

Mortero ecologico de corcho, mixto de cal hidraulica natural y cemento portland, mejorado con fibras, de 7,5 N/mm2 de resistencia caracterlstica a compresion:

- Dosificacion tipo del mortero seco:

- 35% de conglomerante (siendo 75% de cal hidraulica natural y 25% de cemento

portland).

- 30% de carga de corcho granulado de 4 mm de tamano maximo.

- 35% de carga mineral de arena.

- Se amasa con agua hasta conseguir una consistencia adecuada para su trabajabilidad y puesta en obra. Se adicionan durante el amasado 0,03 gr de fibras de polipropileno por cada gramo de conglomerante.

- Caracterlsticas tlpicas obtenidas en el mortero endurecido a la edad de 28 dlas:

- Densidad: 1,6 gr/cm3.

- Resistencia caracterlstica a compresion: 7,5 N/mm2.

5

10

15

20

25

30

35

- Capacidad de deformacion segun figura 4:

- Deformacion unitaria de la tension maxima: £k = 0,33%.

- Deformacion unitaria de la tension de rotura: £'r = 0,95%.

- Ductilidad: 5 = 53,27 KN/m2.

Ejemplo de realization n° 5:

Mortero ecologico de corcho, de cemento portland, de 10 N/mm2 de resistencia caracterlstica a compresion.

- Dosificacion tipo del mortero seco:

- 23% de conglomerante (siendo 100% de cemento portland)

- 15% de carga de corcho granulado de 4 mm de tamano maximo.

- 62% de carga mineral de arena.

- Se amasa con agua hasta conseguir una consistencia adecuada para su trabajabilidad y puesta en obra.

- Caracterlsticas tlpicas obtenidas en el mortero endurecido a la edad de 28 dlas:

- Densidad: 1,8 gr/cm3.

- Resistencia caracterlstica a compresion: 10 N/mm2.

- Capacidad de deformacion segun figura 4:

- Deformacion unitaria de la tension maxima: £k = 0,24%.

- Deformacion unitaria de la tension de rotura: £'r = 0,51%.

- Ductilidad: 5 = 38,55 KN/m2.

Ejemplo de realizacion n° 6:

Mortero ecologico de corcho, de cal aerea, de 2,5 N/mm2 de resistencia caracterlstica a compresion.

- Dosificacion tipo del mortero seco:

- 40% de conglomerante (siendo 100% de cal aerea natural)

- 35% de carga de corcho granulado de 4 mm de tamano maximo.

- 25% de carga mineral de arena.

- Se amasa con agua hasta conseguir una consistencia adecuada para su trabajabilidad y puesta en obra.

- Caracterlsticas tlpicas obtenidas en el mortero endurecido a la edad de 28 dlas:

- Densidad: 1,1 gr/cm3.

- Resistencia caracterlstica a compresion: 2,5 N/mm2.

- Capacidad de deformacion segun figura 4:

5

10

15

20

25

30

35

- Deformation unitaria de la tension maxima: £k = 0,35%.

- Deformacion unitaria de la tension de rotura: £'r = 1,05%.

- Ductilidad: 5 = 19,76 KN/m2.

Ejemplo de realization n° 7:

Hormigon ecologico de corcho, de cemento portland, de 20 N/mm2 de resistencia caracterlstica a compresion:

- Dosificacion tipo del hormigon seco:

- 25% de conglomerante (siendo 100% de cemento portland).

- 40% de carga de corcho (siendo 33% de corcho granulado de 4 mm de tamano maximo y 67% de corcho granulado de 16 mm de tamano maximo).

- 35% de carga mineral de arena.

- Segun el estado general de la tecnica, se amasa con agua hasta conseguir una consistencia plastica y se pone en obra compactando la masa.

- Caracterlsticas tlpicas obtenidas en el hormigon endurecido a la edad de 28 dlas:

- Densidad: 1,5 gr/cm3.

- Resistencia caracterlstica a compresion: 20 N/mm2.

- Capacidad de deformacion segun figura 4:

- Deformacion unitaria de la tension maxima: £k = 0,30%.

- Deformacion unitaria de la tension de rotura: £\ = 0,79%.

- Ductilidad: 5 = 118,13 KN/m2.

Ejemplo de realizacion n° 8:

Hormigon ecologico de corcho, de cal hidraulica natural, de 15 N/mm2 de resistencia caracterlstica a compresion:

- Dosificacion tipo del hormigon seco:

- 40% de conglomerante (siendo 100% de cal hidraulica natural).

- 20% de carga de corcho (siendo 25% de corcho granulado de 4 mm de tamano maximo y 75% de corcho granulado de 16 mm de tamano maximo).

- 40% de carga mineral de arena.

- Segun el estado general de la tecnica, se amasa con agua hasta conseguir una consistencia plastica y se pone en obra compactando la masa.

- Caracterlsticas tlpicas obtenidas en el hormigon endurecido a la edad de 28 dlas:

- Densidad: 1,9 gr/cm3.

- Resistencia caracterlstica a compresion: 15 N/mm2.

10

15

20

25

- Capacidad de deformacion segun figura 4:

- Deformacion unitaria de la tension maxima: £k = 0,28%.

- Deformacion unitaria de la tension de rotura: £'r = 0,70%.

- Ductilidad: 5 = 78,38 KN/m2.

La capacidad de deformacion del mortero/hormigon de los ejemplos de realization n° 1, 2, 3,

4, 5, 6, 7 y 8 es la representada graficamente en la figura 4.

La forma de rotura del mortero/hormigon de los ejemplos de realizacion n° 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 y

8 de la invention:

- Presenta multiples fisuras, de pequena abertura y uniformemente distribuidas, segun la figura 5, que son el resultado de la alta capacidad de deformacion. Esta forma de rotura es muy diferente a la rotura fragil que tendrla una probeta de mortero/hormigon convencional segun el estado de la tecnica.

- Se representa de forma idealizada en la figura 7, que muestra un esquema de comportamiento del mortero/hormigon con alta capacidad de deformacion, antes y despues de la rotura, representandose un granulo de corcho (6), la pasta de conglomerante y arena (7) y las fisuras de rotura del material, que son multiples, uniformemente repartidas y de pequena abertura. Esta forma de rotura es muy distinta a la de la figura 6, de comportamiento de rotura fragil de un hormigon/mortero aligerado con cargas aligerantes convencionales, representado antes y despues de la rotura, con pocas fracturas, que son localizadas y de gran abertura.

- A mayor escala se representa con la figura 8, que muestra un esquema idealizado de comportamiento de un mortero/hormigon de acuerdo con la invencion, con alta capacidad de deformacion. Se representan los granulos de corcho (6), la pasta de conglomerante y arena (7) y las fisuras de rotura del material, que son multiples, de pequena abertura y uniformemente distribuidas.

Claims (1)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   ES 2 574 357 A1

   REIVINDICACIONES

   1- Mortero/hormigon de cemento resistente y ecologico caracterizado por la incorporation de corcho granulado como componente y por la capacidad de deformation obtenida frente a un mortero/hormigon convencional como consecuencia de su incorporation, donde la proportion de corcho granulado esta definida por el intervalo entre el 1% y el 55% con respecto al volumen total de mezcla del mortero/hormigon seco; para su uso en estructuras resistentes de construction que requieran ductilidad y no-rotura fragil.

   2- Mortero/hormigon resistente y ecologico segun la revindication 1, para su uso en estructuras de construction que requieran resistencia a acciones dinamicas tales como selsmos, impactos, explosiones y vibraciones.

   3- Mortero/hormigon resistente y ecologico segun la revindication 1, para su uso en construcciones de fabrica de mamposterla de piedra o/y de ladrillo.

   4- Mortero/hormigon resistente y ecologico segun la revindication 1, para su uso en construcciones de fabrica de mamposterla de piedra o/y de ladrillo que requieran resistencia a acciones dinamicas tales como sismos, impactos, explosiones y vibraciones.

   5- Mortero/hormigon resistente y ecologico segun la revindication 1, para su uso en construcciones de fabrica de mamposterla de piedra o/y de ladrillo que requieran una deformabilidad compatible con la estructura del edificio.

   6- Mortero/hormigon segun cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, 3, 4 o 5 anteriores, caracterizado porque ademas de corcho granulado como componente, emplea conglomerante de cal aerea natural y/o cal hidraulica y/o cemento natural sustituyendo total o parcialmente al conglomerante de cemento, obteniendose una mayor capacidad de deformacion y un mayor caracter ecologico.

   7- Mortero/hormigon segun cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5 o 6 anteriores, caracterizado porque ademas de corcho granulado como componente, incorpora fibras que mejoran el comportamiento tension-deformacion del material.