Estudio del grado de deterioro de baldosas hidráulicas de terrazo producidas con Cemento de Bajo Carbono en el piso de la Cocina Comedor UCLV

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(1)FACULTAD DE CONSTRUCCIONES DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL. TRABAJO DE DIPLOMA Título: Estudio del grado de deterioro de baldosas hidráulicas de terrazo producidas con Cemento de Bajo Carbono en el piso de la Cocina - Comedor UCLV. Autor: Humberto Raciel Mora Tandrón Tutor: Ing. Giselle Bárbara Limonte Morales Consultante: M.Sc. Ing. Pedro Seijo.. Santa Clara 2017 “Año 59 de la Revolución”.

(2) ¿Has visto un hombre diestro en su trabajo? Ese estará delante de los reyes; no quedará entre la plebe. Proverbios 22.29. II.

(3) A mis padres y abuela Iraida por todo su apoyo A mis compañeros. III.

(4) Agradecimientos. A Jesús, mi guía y esperanza, Rey de los reyes y Señor de señores, por ser mí pronto auxilio y no perderse ninguna circunstancia, fiel siempre. A mi mamá, papá y abuelos por apoyarme en mis estudios y demás. A Ivis, por su incondicional ayuda y estar presente cada vez que la necesito y en todo mi recorrido de la carrera. A mis tíos y primos que de cierto han contribuido en mi formación. A los tutores que he tenido por dedicarme su tiempo y espacio. Giselle, Pedro, Alejandro Duffus. A mis compañeros de estudio por el apoyo brindado durante la carrera, en especial Henry, Rolando, Reinier. A las personas que trabajan en el laboratorio de materiales por todo el entusiasmo y esfuerzo para llevar a cabo este estudio. A todo aquel que contribuyó de alguna manera a mi formación como persona y profesional.. IV.

(5) Resumen El embaldosado o proceso de cubrir superficies con baldosa realizado en la cocina – comedor de la Universidad Central ¨Marta Abreu¨ de Las Villas (UCLV) y producido con cemento de Bajo Carbono data del 2014. Las baldosas hidráulicas de terrazo colocadas han sufrido un deterioro notable, por lo que se propone un estudio de la resistencia al deterioro superficial fundamentado en la Norma EN ISO 10545-2 de Ataque químico a baldosas cerámicas esmaltadas y no esmaltadas. El empleo de la Norma se ha resuelto para losas cerámicas no esmaltadas, lo cual permitió el análisis práctico del grado de deterioro en las muestras analizadas.. Palabras claves: grado de deterioro, baldosas de terrazo, desgaste erosivo. V.

(6) Summary The tiling or process of covering tile surfaces made in the kitchen - dining room of the Central University "Abreu" of Las Villas (UCLV) and produced with low carbon cement dates from 2014. The terrazzo tiles placed have deteriorated a study of the resistance to surface deterioration based on EN ISO 10545-2 of Chemical attack on enameled and unglazed ceramic tiles is proposed. The use of the Standard has been solved for unglazed ceramic tiles, which allowed the practical analysis of the degree of deterioration in the samples analyzed.. Keyword: deterioration label, terrazzo tiles, erosive wastage. VI.

(7) Índice de Contenidos Introducción ........................................................................................................................................ 1 CAPÍTULO I. Fundamentos teóricos sobre la influencia del uso de cementos ternarios en la producción de baldosas hidráulicas; su comportamiento frente a ambientes químicamente agresivos.............................................................................................................................................. 5 1.1.. Aglomerantes ...................................................................................................................... 5. 1.1.1.. Tipos de Aglomerantes. Influencias en la producción de baldosas. ........................... 5. 1.1.2.. Cementos con altos volúmenes de sustitución de clínquer ........................................ 7. 1.2. Cementos de bajo carbono, sustituciones de clínquer por adiciones de caliza- arcilla calcinada.......................................................................................................................................... 9 1.2.1.. Cementos ternarios con arcillas calcinadas .............................................................. 10. 1.2.2.. El Sistema clínquer - arcillas calcinada – carbonato de calcio .................................. 12. 1.2.3.. Cemento de bajo carbono (LC3). Características y propiedades. ............................. 13. 1.3.. Cuba como primer país productor de cemento de bajo Carbono .................................... 14. 1.3.1.. Desarrollo del cemento de bajo carbono .................................................................. 14. 1.3.2.. Ejemplos de aplicaciones del LC3 .............................................................................. 15. 1.4.. Baldosas para pisos. Beneficios......................................................................................... 18. 1.4.1.. Definición de baldosas de terrazo ............................................................................. 19. 1.4.2.. Aplicación de baldosas hidráulicas de terrazo en terminaciones de pisos. .............. 19. 1.4.3.. Proceso de obtención de las baldosas hidráulicas .................................................... 21. 1.5. El comportamiento de baldosas frente agentes químicos. Desgaste y erosión. Rugosidad superficial. ..................................................................................................................................... 22 1.5.1.. Factores que influyen en el desgaste erosivo. .......................................................... 23. 1.5.2.. Influencia de los ácidos y álcalis ................................................................................ 24. CAPÍTULO II. Evaluación de los parámetros de durabilidad que influyen en el deterioro superficial de las baldosas de piso producidas con cemento LC3. ..................................................................... 27 2.1.. Características de las losas extraídas bajo condiciones reales ......................................... 27. 2.1.1.. Condiciones agresivas del entorno. .......................................................................... 27. 2.1.2.. Extracción de testigos ............................................................................................... 29. 2.2.. Características de la losa patrón original .......................................................................... 30. 2.2.1. Condiciones de las baldosas de cemento LC3 en fábrica “Rolando Morales Sanabria” de Cifuentes. ............................................................................................................................. 31 2.2.2. 2.3.. Parámetros característicos de las losas .................................................................... 32. Desarrollo del Ensayo y de la inspección visual. ............................................................... 34. VII.

(8) 2.3.1.. Ensayo Norma EN ISO 10545 - 2 ............................................................................... 34. 2.3.2. Características superficiales y aspecto visual según EN ISO 13748 -1 “para uso interior”. 35 2.3.3.. Características superficiales y aspecto visual según NC 237 – 2009. ........................ 36. CAPITULO III. Análisis de resultados obtenidos al grado de deterioro en especímenes de baldosas con cemento LC3. .............................................................................................................................. 37 3.1.. Análisis de resultados al aplicar la norma EN ISO 10545 – 2. ........................................... 37. 3.2.. Análisis de la norma EN ISO 13748 – 1 y NC 237 – 2009................................................... 38. 3.3. Comparación entre la baldosa bajo condiciones reales y la baldosa bajo condiciones simuladas....................................................................................................................................... 39 Conclusiones ..................................................................................................................................... 41 Recomendaciones ............................................................................................................................. 42 Bibliografía ........................................................................................................................................ 43. Índice de tablas Tabla 1 Clasificación de los aglomerantes (Aguado, 1974)............................................................ 5 Tabla 2 Resumen de usos y destinos del cemento de bajo carbono producido en el 2013 (Martirena et al., 2014) ................................................................................................................... 17 Tabla 3 Clasificación de los pisos de acuerdo al material de constitución (Aguado, 1974) .............. 19 Tabla 4 Resistencia Química. Soluciones de Ensayo o Análisis o Prueba para baldosas pulidas y baldosas no pulidas. ........................................................................................................................ 35 Tabla 5 Baldosas cerámicas sin pulir/no esmaltadas (UGL) Unglazed: Clasificación de resistencia química .......................................................................................................................... 35. Índice de figuras. Figura 1 Baldosas de terrazo (Salvador, 2014) ............................................................................. 20 Figura 2 Canchas cocina comedor .................................................................................................. 28 Figura 3 Croquis de las canchas de la Cocina Central. .................................................................. 29 Figura 4. Muestras extraídas M1-M5 ............................................................................................. 30 Figura 5 Tipología de baldosa LC3 ................................................................................................. 30 Figura 6 Proceso productivo de las baldosas ................................................................................ 31 Figura 7 Resistencia a Flexión ........................................................................................................ 32 Figura 8 Desgaste por Abrasión ..................................................................................................... 33 Figura 9 Absorción de agua ............................................................................................................ 33 Figura 10 Especímenes en condiciones simuladas bajo solución básica .................................... 37 Figura 11 Especímenes en condiciones simuladas bajo solución ácida ...................................... 38. VII I.

(9) Introducción. Introducción La baldosa es una losa o loseta manufacturada, su uso en todo el mundo es extendido. El terrazo es una versión de baldosa hidráulica donde se dejan aparentes piedras en la superficie que la forman, son bien pulimentadas y proveen el aspecto final. Se emplean piedras de diversos tamaños, según el aspecto que quiera obtenerse, se limpia fácilmente y es un material muy duro que soporta bastante bien las inclemencias del tiempo. La durabilidad de una baldosa así como de otros materiales está intrínsecamente relacionado a la severidad del medio que le rodea. El contacto con sustancias agresivas afecta la vida útil del producto; así es el caso de grasas, sales, ácidos... El comedor de la Universidad Central “Marta Abreu” de las Villas (UCLV) se construyó por el año 1952, para ese entonces la solución de piso era de terrazo integral, el cual se instala de manera continua. Esta técnica de colocación se confecciona en la propia obra "in situ"; fue muy popular en la década de los 70, debido al elevado precio de la mano de obra ha caído en desuso. Por los años de explotación y las malas condiciones en que se encontraba el piso de la cocina - comedor de la UCLV, la máxima dirección de la Universidad decide sustituir el piso existente. Como producto alternativo del terrazo integral se colocaron en las áreas más dañadas baldosas de cemento Portland P-35. Para el 2014 el Centro de Investigación y Desarrollo de Estructuras y Materiales (CIDEM) propone a la administración del Centro el empleo de baldosas de terrazo producidas con cemento LC3, el cual comenzaba a dar sus primeros pasos en el mercado y necesitaba ponerse a prueba en todas sus variantes con el fin de demostrar que el empleo de dicho cemento en la fabricación de baldosas de terrazo, ofrece superiores prestaciones y resiste mejor al paso del tiempo con la incidencia de un ambiente químicamente agresivo.. 1.

(10) Introducción. Situación problema: Desconocimiento del comportamiento de baldosas de terrazo producido con cemento de bajo carbono LC3 en las condiciones de la Cocina – Comedor de la UCLV.. Problema científico. ¿Que deterioro presenta la superficie de las baldosas hidráulicas de terrazo producida con cemento LC3 bajo condiciones reales de la cocina - comedor de la UCLV?.. Objetivo general Definir el grado de deterioro de baldosas de terrazo en el piso de Cocina – Comedor UCLV producido con Cemento de Bajo Carbono.. Objetivos específicos. 1.. Estimar el deterioro en cada uno de los testigos extraídos según el criterio de. inspección visual detallado en las Normas NC 237 -2009 y EN ISO 13748 - 1. 2.. Caracterizar el comportamiento de especímenes no dañados ante agentes. químicos según el Protocolo de ensayo de la Norma Europea EN ISO 10545 – 13 ”Resistencia al ataque químico en baldosas cerámicas”. 3.. Establecer comparaciones entre los resultados logrados en el ensayo de. resistencia a los agentes químicos de baldosas de piso y los determinados según los testigos extraídos.. Aportes prácticos Con este método de ensayo de resistencia química se puede prever el comportamiento de la baldosa en situaciones reales lo cual supone un valor cualitativo.. 2.

(11) Introducción. Emitir recomendaciones para mejorar la resistencia al desgaste por el ataque de agentes externos, lo cual permite la calidad del producto por labores de mantenimiento y rehabilitación, asi como el incremento su vida útil.. Tareas técnicas Según la Norma Europea EN ISO 10545 - 2: Determinación de la resistencia a los agentes químicos. Baldosas cerámicas. 1. Extraer testigos a baldosas de terrazo producidas con cemento de bajo carbono (LC3) en cocina – comedor UCLV. 2. Preparar la baldosa no dañada para verter las disoluciones acuosas (concentraciones débiles), limpiando completamente la superficie y confinando las soluciones con un recipiente adherido en la superficie de la baldosa. No usar en superficies defectuosas. 3. Aplicar procedimiento para baldosas no esmaltadas expuestas en epígrafe 13 de la Norma. 4. Medir el grado de deterioro según el método de ensayo descrito en la Norma.. Tareas científicas 1. Evaluación del desgaste en cada uno de los testigos extraídos según especialistas. 2. Realización del ensayo de ataque químico a especímenes no dañados según la Norma Europea EN ISO 10545 - 2. 3. Determinación del comportamiento de los especímenes no dañados ante el ataque químico. 4. Construcción de comparaciones entre los resultados del ensayo de ataque químico para baldosas de piso no dañadas confeccionadas con cemento LC3 y lo percibido en cada uno de los testigos extraídos.. 3.

(12) Introducción. Estructura y diseño del Trabajo o Introducción o Capítulo I: Fundamentos teóricos sobre la influencia del uso de cementos ternarios en la producción de baldosas hidráulicas; su comportamiento frente a ambientes químicamente agresivos. o Capitulo II: Evaluación de los parámetros de durabilidad que influyen en el deterioro superficial de las baldosas de piso producidas con cemento LC3. o Capitulo III:. Análisis de resultados obtenidos al grado de deterioro en. especímenes de baldosas con cemento LC3 . o Conclusiones o Recomendaciones o Referencias. 4.

(13) CAPÍTULO I. Fundamentos teóricos sobre la influencia del uso de cementos ternarios en la producción de baldosas hidráulicas; su comportamiento frente a ambientes químicamente agresivos..

(14) Capítulo I. El presente capítulo abarca los resultados obtenidos de la revisión bibliográfica relacionada con el tema investigado, la cual recoge información de los aglomerantes, haciendo alusión específicamente al cemento de bajo carbono y el empleo del mismo en la fabricación de baldosas hidráulicas de terrazo así como su comportamiento frente agentes químicos.. 1.1.. Aglomerantes. Los aglomerantes son los cuerpos que tienen la propiedad de adherirse a otros y se emplean en la construcción para unir los materiales generalmente pétreos que integran la fabricación, también para recubrirlos formando enlucidos y revoques en forma de pastas más o menos plásticas y también mezclados con áridos en los llamados morteros y hormigones, que pueden ser extendidos y moldeados de forma conveniente, adquiriendo después de endurecidas, el estado sólido (Aguado, 1974). 1.1.1.. Tipos de Aglomerantes. Influencias en la producción de baldosas.. Los aglomerantes pueden ser: Tipos de aglomerantes Aéreos. Yeso. Regeneran la materia prima. Cal. original. Puzolanas Hidráulicos. Cales Hidráulicas. Reacción química. Cementos Hidrocarbonados. Asfalto o betún. Volatilizan los aceites. Tabla 1 Clasificación de los aglomerantes (Aguado, 1974). 5.

(15) Capítulo I. o. Adherentes aéreos: son capaces de endurecer en el aire, dando lugar. a morteros que no son resistentes al agua, como las arcillas, el yeso, la cal y la magnesia. o. Adherentes hidráulicos: endurecen de forma pétrea, tanto en el aire. como en el agua. A ellos pertenecen las cales hidráulicas, los cementos (especialmente el Portland). Se incluyen las puzolanas que aunque por sí solas no endurecen o fraguan, al mezclarse con cales dan productos hidráulicos (aglomerantes cal-puzolana). o. Adherentes hidrocarbonados: los forman los hidrocarburos más o. menos líquidos o viscosos, que endurecen por enfriamiento o por evaporación de sus disolventes o componentes volátiles, tales como el alquitrán, el betún y los petróleos densos de alto contenido de asfaltenos (como el "Asfalto Varadero").. Dentro de los aglomerantes hidráulicos, fue la cal-puzolana la primera utilizada por la humanidad. Como su nombre lo indica, están constituidos por una mezcla íntima y homogénea de puzolana, pulverizada hasta una finura similar a la del cemento Portland, en proporciones del orden de un 70 - 80% de puzolana y un 20 - 30% de cal. (Aguado, 1974) o Aglomerante cal-puzolana natural Como puzolanas naturales se emplean preferiblemente las tobas volcánicas (vidrios volcánicos) con un porcentaje bajo de zeolitización. Cuando la toba es zeolitizada en un porcentaje alto, tiende a consumir mucha más agua de amasado en la mezcla, lo que da lugar a morteros menos densos y de más bajas resistencias mecánicas. Por todo ello no debe confundirse el término puzolana con zeolita, pues no todas las zeolitas tienen actividad puzolánica. Las puzolanas naturales deberán ser suministradas con una granulometría inferior a 4 - 6 mm. En su composición química, la suma de los óxidos de sílice, aluminio y hierro, debe ser mayor del 70% en peso (Howland). 6.

(16) Capítulo I. o Aglomerante cal-puzolana artificial Como puzolanas artificiales en el mundo se emplean fundamentalmente: - Las cenizas volantes (flyash) - Las escorias granuladas de altos hornos - El humo de sílice (sílica-fume) - Las arcillas y pizarras calcinadas - Las cenizas ricas en sílice. Los aglomerantes son materiales capaces de unir fragmentos de una o varias sustancias y dar cohesión al conjunto por métodos exclusivamente físicos. En el caso de la baldosa se fija a la superficie del suelo o pared con un proceso elemental de albañilería, en su especialidad de solería: un mortero básicamente compuesto de cal o cemento (conglomerantes), arena y agua, que al secarse adquiere una constitución muy dura, aunque menor que la del hormigón, lo que permite la transferencia de peso y calor a través de todo el enlosado (Aguado, 1974). Como material para la fabricación industrial, se usa para la producción de losetas hidráulicas (mosaico), baldosas de terrazo, piezas de fundición (molduras, capiteles, losas, etc.), bloques de mortero, etc. 1.1.2.. Cementos con altos volúmenes de sustitución de clínquer. Debido a la creciente necesidad de producción de cemento portland ordinario en los países en vías al desarrollo, es de vital importancia sentar las bases para lograr un avance sustentable, más económico y con menor impacto ambiental en su proceso de producción. Por tanto, urge desarrollar nuevas tecnologías y estrategias que permitan la obtención y empleo de materiales puzolánicos bajo las condiciones propias de estos países. Se hace necesaria entonces la búsqueda y tratamiento de nuevas fuentes de materiales. 7.

(17) Capítulo I. puzolánicos que permitan el reemplazo parcial de significativas porciones de cemento portland ordinario en el aglomerante, manteniendo o mejorando su resistencia y durabilidad (Aguiar, 2014). La reducción del factor de clínquer en el cemento a través del empleo de otros productos reactivos constituye una de las líneas de trabajo establecidas por la industria del cemento en su camino hacia la sostenibilidad ambiental. Se calcula que del total de emisiones de CO2, aproximadamente el 40 % proviene de la quema de combustibles y el consumo de energía eléctrica, mientras que el 60 % restante es causado por la descarbonatación de las materias primas durante el proceso de fabricación del clínquer (Agency, 2013) Los materiales que se emplean como sustitutos del clínquer y que reaccionan con hidróxido de calcio, son llamados comúnmente Material Cementicio Suplementario (MCS). El empleo de los MCS y el nivel de sustitución del clínquer que estos pueden lograr dependen de la naturaleza y características química – físicas de cada material, así como de su variable disponibilidad en cada región. El factor de reducción de clínquer es limitado por la reducción de la resistencia, sobre todo a edades tempranas, y la baja cinética de reacción de muchos MCS en comparación con la dilución del cemento (Vizcaíno, 2014). Algunos MCS provocan un incremento en la demanda de agua, que tiene un efecto negativo en la reología. Todo ello restringe los niveles de sustitución de cemento aprobados en la normativa europea, por adiciones puzolánicas, hasta el 35 %, en dependencia del tipo de material cementicio utilizado (Vizcaíno, 2014). La acción sinérgica entre la alúmina presente en las arcillas calcinadas, los carbonatos de la caliza y la portlandita producida por la hidratación del cemento Portland, propicia la formación adicional de productos de reacción, como los carboaluminatos y etringita , que permite sustituir hasta un 60 % del contenido de clínquer en masa sin comprometer el comportamiento del material.. 8.

(18) Capítulo I. Según la (NC96:2011) Cemento con adición activa. Especificaciones, el Cemento Portland Puzolánico se clasifica: a) Cemento Portland Puzolánico 25 (con un % adición activa natural entre 6 % y 20 %): Cemento PP - 25. b) Cemento Portland Puzolánico 35 (con un % adición activa natural entre 6 % y 20 %): Cemento PP - 35.. El cemento puzolánico se produce a partir de mezclar íntimamente y moler en un molino de bolas hasta fino polvo una mezcla de hidrato de cal y puzolana, con una proporción promedio de 70% de puzolana y 30% de cal. El material producido requiere tener una finura similar a la del cemento Portland ordinario (250-300 kg/m2 ensayo Blaine). Este cemento ofrece ciertas ventajas sobre el resto, tales como mayor durabilidad, mejor resistencia a la abrasión, mejor defensa ante los sulfatos y cloruros, al igual que una menor necesidad de agua y disminución del calor de hidratación. También representa un aumento en la resistencia a la tracción y del acero a la corrosión; incrementa la impermeabilidad por la reducción de grietas en el fraguado (Snelling et al., 2012).. 1.2. Cementos de bajo carbono, sustituciones de clínquer por adiciones de caliza- arcilla calcinada. Múltiples han sido los estudios o aplicaciones de las arcillas calcinadas como sustituyentes del cemento Portland ordinario, los cuales han probado indistintamente diversos valores de sustitución. En su gran mayoría aparecen sustituciones hasta un 30% como valor máximo (Todor, 1976). Las arcillas calcinadas y el carbonato de calcio (CaCO3), sin embargo, son alternativas interesantes para países industrializados y en vías de desarrollo. La mayoría de las arcillas y el carbonato de calcio están distribuidos de forma uniforme en la geografía del Planeta, de forma que pueden ser considerados. 9.

(19) Capítulo I. materiales de abundante disponibilidad. Ambos son comúnmente utilizados en la producción de cemento, así que cerca de las fábricas de cemento existen reservas de estos materiales, e instalaciones para su procesamiento. Las reservas existentes de ambos materiales, aunque no renovables, pueden ser explotadas hasta cierto punto sin infringir un severo daño ambiental, y su disponibilidad excede la de cualquier otro MCS conocido (Aguiar, 2014). Dentro de los materiales empleados como filler se encuentra la piedra caliza (limestone), la cual se usa ampliamente como material extensor del clínquer. Esta caliza, al ser molida conjuntamente con el clínquer que es mucho más resistente, puede alcanzar valores muy altos de finura. Este reemplazo produce un efecto físico que provoca la dispersión de los granos de cemento acelerando su velocidad de hidratación y la precipitación de carboaluminatos de calcio hidratado, además que suplen las discontinuidades en la granulometría del clínquer ya que actúan como material de relleno entre sus granos (Aguiar, 2014). Algunos autores atribuyen este incremento a que las partículas de la caliza actúan como centros de nucleación alrededor de los cuales se depositan los cristales de Portlandita (CH), conocido como efecto filler (Menéndez et al., 2006). Químicamente, al reaccionar con la alúmina, forman los mono–carbo– aluminatos, lo cual los hace competir con el yeso añadido para completar la formulación final del cemento mezclado. 1.2.1.. Cementos ternarios con arcillas calcinadas. La adición de metacaolín a los cementos para la producción de morteros u hormigones,. producen. cambios. de. fase. y. transformaciones. micro-. estructurales que inciden en las propiedades físicas y químicas del material. Los iones OH- que se producen en la hidratación del cemento, se depositan en los poros del hormigón y al entrar en contacto con la sílice amorfa de las puzolanas, como es el caso del metacaolín, se forma un gel extra de silicato. 10.

(20) Capítulo I. de calcio hidratado y se reduce el hidróxido de calcio, otorgándole ventajas importantes a las mezclas, tales como el aumento de sus resistencias mecánicas y la disminución de la porosidad, por lo que es llamado un efecto de micro relleno. En otras investigaciones se ha demostrado que el metacaolín acelera la hidratación del cemento, lo que muestra un rápido decrecimiento del agua libre de la mezcla y una drástica reducción de la portlandita, lo cual se debe a su alta actividad puzolánica, además, los concretos a los cuales se le adiciona metacaolín tienen mejor trabajabilidad. Estas adiciones permiten la formación del gel de tobermorita, el cual tiene una estructura muy fina que determina el refinamiento de los poros de las muestras y como consecuencia de esto genera una reducción de la permeabilidad y una mejor compacidad. El uso del metacaolín tiene un importante efecto en la disminución de la expansión producida por la reacción álcalis-agregado. Además, se evidenció como las grietas y el deterioro superficial presentes en una mezcla control de Portland puro, fueron virtualmente eliminados en aquellas que usaron metacaolín en sustitución del cemento. Efecto muy similar aparece ante la acción de soluciones agresivas (agua de mar, ataque de sulfatos), donde sistemas cementicios en presencia de metacaolín mostraron mejores comportamientos (deterioro superficial o estructural, resistencia a la compresión, difusión de iones dañinos) frente a aquellos de Portland puro (Phair, 2006) La actividad puzolánica del metacaolín se evidencia cuando al adicionarlo al cemento portland ordinario se obtiene un material con una serie de ventajas sobre el cemento portland ordinario sin adiciones, tales como (Restrepo, 2011): o. Incremento de las propiedades mecánicas, especialmente, a edades tempranas.. o. Incremento de la resistencia al ataque de sulfatos.. o. Incremento de la resistencia a la reacción álcali-sílice.. 11.

(21) Capítulo I. o. Incremento del refinamiento de poros.. o. Decrecimiento de la permeabilidad.. o. Decrecimiento de la corrosión del refuerzo.. o. Disminución en la evolución del calor de hidratación.. Generalizando, los principales aportes del metacaolín en las propiedades mecánicas de pastas, morteros y hormigones se concentran en la disminución de los contenidos de cal libre en las mezclas, refinamiento de la estructura de poros, reducción de la retracción química y autógena, el favorecimiento del desarrollo de la resistencia a la compresión y un mejoramiento de las propiedades durables del material. Este último aspecto es de interés fundamental para el caso de Cuba, ya que el estudio de la durabilidad de materiales a base de cemento ternarios se hace necesario debido a las características geográficas y meteorológicas propias del país (Castillo, 2010) 1.2.2.. El Sistema clínquer - arcillas calcinada – carbonato de calcio. El sistema de base clínquer - arcilla calcinada - carbonato de calcio emplea el caolín proveniente de la activación térmica de la arcilla, como puzolana rica en alúmina. La reacción puzolánica del caolín en este modelo de cemento ternario puede describirse como: S₂A + 5CH + 3H. C₄AH₁₃ +2CSH. Con la presencia de carbonato de calcio en el sistema, en forma de piedra caliza, las fases alumínicas reaccionan con este y forman las siguientes fases: Hemicarboaluminato 3CaO + Al₂O₃ + 0.5Ca₂. 0.5CaCO₃ + 11.5H₂O. Monocarboaluminato 3CaO +Al₂O₃. CaCO₃ +11H₂O. 12.

(22) Capítulo I. De esta forma, es posible sustituir parcialmente el clínquer hasta un 60 % por una masa similar de una mezcla de relación 2:1 de arcilla calcinada y carbonato de calcio, para formar productos de hidratación capaces de rellenar el sistema de poros de la matriz y contribuir a la resistencia. Las fases alumínicas reaccionan más rápido, de forma que la resistencia a edades tempranas no se afecta. Este sistema permite el empleo de arcillas de bajo contenido de caolinita, que permiten obtener cementos con propiedades muy similares a las de los cementos ternarios donde se utiliza metacaolín (Martirena, 2013) Esta alternativa de producción de cemento constituye una vía sustentable al medio ambiente, reduciendo la contaminación por CO₂ proveniente de la clinquerización y posterior molienda del clínquer. Aún es necesario perfeccionar la eficiencia en el proceso de molienda de los materiales utilizados como adiciones para evitar un incremento en el gasto de energía. 1.2.3.. Cemento de bajo carbono (LC3). Características y propiedades.. Una variante aplicada en Cuba para disminuir el uso del clínquer en la producción de cemento Portland, consiste en la sustitución de parte del clínquer del cemento Portland por materiales cementicios suplementarios, como arcilla-calcinada, caliza y yeso, donde los porcentajes de clínquer y estos materiales son básicamente en 48, 30, 15 y 7 respectivamente. El producto final es denominado cemento de bajo carbono LC3, permite lograr reducciones de las emisiones asociadas a la producción de cemento entre un 25 – 35 % con respecto a la práctica diaria sobre la base de la sustitución de clínquer, son más sensibles a la carbonatación en comparación con el cemento Portland debido fundamentalmente a su menor contenido de portlandita, además el comportamiento ante la penetración de cloruros en morteros fabricados a partir de la serie de cemento con 45 % de adición de arcilla calcinada, caliza es 10 veces superior que en los morteros de cemento Portland (Vizcaíno, 2014).. 13.

(23) Capítulo I. 1.3. Cuba como primer país productor de cemento de bajo Carbono Investigaciones recientes reportan estudios sobre la obtención de un tipo de aglomerante a partir de la utilización de materias primas cubanas, incluyendo el aprovechamiento de las potencialidades que ofrecen los yacimientos de arcillas caoliníticas de bajo grado existentes en el país como fuente de puzolanas reactivas. Este es el caso del Cemento de Bajo Carbono (LC3) una formulación novedosa desarrollada por un equipo técnico del Centro de Investigación y Desarrollo de Estructuras y Materiales (CIDEM) de la Universidad Central Marta Abreu de Las Villas (UCLV) y del Instituto Federal de Tecnología de Lausana, Suiza, que permite sustituir hasta un 60% del clínquer, material más costoso del cemento, por una combinación de arcilla calcinada, conocida como metacaolín y carbonato de calcio (CaCO3) en forma de piedra caliza. Esta última sin quemar, hecho que evitaría la emisión de toneladas de dióxido de carbono a la atmósfera (Cabrera, 2013). 1.3.1.. Desarrollo del cemento de bajo carbono. El cemento ecológico (LC3) se produjo por primera vez en nuestro país en la Fábrica de cemento Siguaney en la provincia de Sancti Spíritus bajo la denominación oficial de SIG-B45, en el año 2013; se produjeron en total 130 toneladas del material incipientemente a escala de prueba industrial, posteriormente utilizados en diversos usos, tanto para pruebas de ensayo como en aplicaciones prácticas. La fórmula de cemento "Cemento de Bajo Carbono” desarrollada permite triplicar los niveles actuales de sustitución de clínquer que logra la industria de cemento en Cuba (alrededor del 15-18% en el cemento PP-25), para producir un cemento de similar resistencia mecánica y una resistencia muy superior a. 14.

(24) Capítulo I. la penetración de agentes como los cloruros y los sulfatos, que pueden producir daños en la matriz del hormigón. Entre el 12 y 14 de agosto de 2013 se molieron 137 toneladas de cemento en la fábrica de Siguaney, situada en la región central de Cuba, en la provincia de Sancti Spíritus. Esta prueba industrial se inició en marzo del mismo año con la quema industrial de 120 toneladas de arcilla caolinítica que generaron más de 65 toneladas de metacaolín. Con la molienda realizada se culmina la fase de producción industrial del nuevo cemento y comenzó la de prueba experimental en obras (Martirena, 2013). El cemento producido ha mostrado excelentes propiedades hasta el momento. En pruebas de resistencia a las 24 horas alcanzó 5 MPa, el 15% de la resistencia que se espera alcance en 28 días. No incrementa la demanda de agua, y tiene un fraguado normal, similar a los cementos comerciales P-35 y PP-25. Este cemento se sometió a prueba en varias obras, bajo constante supervisión del equipo técnico del CIDEM. Se usó en pavimentos, muros, bloques huecos y otros prefabricados. También se llevó a cabo la realización de baldosas hidráulicas en la fábrica “Rolando Morales “de Cifuentes para comprobar si las mismas cumplen con los requisitos expuestos por la NC 237:2009 vigente en Cuba, y si son estables químicamente en comparación con las baldosas P-35 ante un ataque de ácido acético. Con esta experiencia, Cuba se pone en la punta de los países que buscan alternativas ecológicas para la producción de materiales de construcción. El cemento ecológico (LC3) resulta de gran utilidad en aplicaciones que no lleven refuerzo, es decir, en la producción de bloques de hormigón, tejas de techo, y en general en todos los trabajos de terminación, además de ser muy útil a la industria petrolera por sus propiedades refractarias (Martirena, 2013). 1.3.2.. Ejemplos de aplicaciones del LC3. 15.

(25) Capítulo I. Dentro. de. los. usos. dados. al. cemento. producido,. se. realizaron. aproximadamente 11 mil bloques huecos de hormigón, además de paneles, losas de cubierta, cimientos, postes de cerca, obras de fábrica, entre otros elementos para túneles. La producción fue muestreada y ensayada acorde a las regulaciones vigentes siendo dirigidas 22 toneladas a la Empresa de Producción Industrial UEB Remedios para fabricar elementos necesarios para las pruebas de laboratorio. La resistencia a la compresión es un parámetro empleado habitualmente como criterio de control de la calidad para todas las producciones de hormigón, además, en este control se tiene en cuenta el % de absorción de agua para los bloques huecos de hormigón. Todos los hormigones y elementos fabricados alcanzaron resistencias mayores a la de diseño a los 28 días, y los bloques cumplieron los requerimientos en cuanto a la absorción. Los bloques huecos de hormigón presentaron dificultades a la edad de 7 días, lo cual es consistente con la caracterización realizada a la producción industrial del LC3. Se produjeron también baldosas que fueron utilizadas en la ampliación del parque ubicado frente al comedor central de la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas. En la obra Pasaje San Pedro, situado en Santa Clara, se emplearon 20 toneladas de LC3 para la elaboración de morteros en las actividades constructivas. Hoy se reconoce como la primera obra constructiva que utiliza LC3 en Cuba.. 16.

(26) Capítulo I. Institución. Organismo. Uso. Cantidad (t). ENIA VC. MICONS. Certificación de dosificaciones. 1,5. ECOT. MINFAR. Certificación de dosificaciones. 1,3. CEINPET. CUPET. Evaluación cimentación pozos. 0,5. MICONS.  11000. Industria de Materiales de. MPa. Construcción VC.  15000. bloques. hormigón15 44*. baldosas de terrazo. integral Empresa de. MICONS. prefabricados EPIVC Empresa. Hormigón. 20. y. 25. MPa 22*. prefabricados varios MINFAR. Constructora Militar #. Aplicaciones. varias. (cimientos, 20. losas, bloques Phi, etc.). 3 Empresa de Mtto.. Gobierno VC. Constructivo VC ECOAI-1 VC Constructores por. bloques,. talleres 10. Manicaragua y Sagua La Grande MICONS. Construcción de objeto de obra. Constructor. Morteros de albañilería, hormigón 6. esfuerzo propio UCLV. 8000. 17. 20 MPa en losa de cubierta MES. Mantenimiento. Total. 7 130. Tabla 2 Resumen de usos y destinos del cemento de bajo carbono producido en el 2013 (Martirena et al., 2014). 17.

(27) Capítulo I. 1.4.. Baldosas para pisos. Beneficios.. Los pisos son elementos componentes de las edificaciones que forman parte de la terminación o acabado, cuya superficie externa está sometida a la abrasión o desgaste. La diferencia entre un piso y un pavimento se establece a partir de: o Las cargas que reciban. o El tratamiento de la superficie. o El sistema constructivo Según Aguado 1990, estos deben cumplir ciertas condiciones generales tales como la resistencia al desgaste y agentes externos, la durabilidad, la resistencia al fuego, facilidad de limpieza y tener valor estético. Además no deben faltar otras condiciones especiales como son la resistencia a los ácidos (laboratorios, industrias químicas, lácteas, etc.), el aislamiento acústico (cines, teatros, salas de computación, etc.), la Impermeabilidad (baños, industrias, etc.), ligereza, ser anti-resbalantes (rampas, pisos exteriores) y flexibles (gimnasios).. Los pisos pueden lograrse con diferentes materiales: Caliza De piedras naturales. Mármol (conformadas y pulidas o con acabado superficial) Granito De losetas hidráulicas (mosaicos) De terrazo o Baldosas de terrazo (por piezas). De piedras artificiales. o Pisos de terrazo (integral / monolítico) Cerámicos (azulejos, Gres cerámico, losas de barro). 18.

(28) Capítulo I. De hormigón De madera. Tabloncillo Parqué Linóleo. Plásticos. Losas plásticas Vinil. Asfálticos o bituminosos. Losas asfálticas Pavimentos asfálticos. Tabla 3 Clasificación de los pisos de acuerdo al material de constitución (Aguado, 1974). 1.4.1.. Definición de baldosas de terrazo. La norma NC 237:2009 define a la baldosa de terrazo como elemento premoldeado de hormigón apropiadamente prensado de forma y espesor uniforme, el cual cumple los requisitos geométricos especificados. La baldosa puede ser monocapa (compuesta por una sola capa de huella) o bicapa (compuesta por una capa de huella y capa de base o de apoyo).(NC237:2009) El Terrazo exterior es un pavimento de uso exterior formado por trozos de mármol o china aglomerado con cemento y el terrazo interior es un pavimento de uso interior formado por trozos de mármol o china aglomerado con cemento y cuya superficie habitualmente se pulimenta (Dobón, 2011) 1.4.2. Aplicación de baldosas hidráulicas de terrazo en terminaciones de pisos. En la actualidad las baldosas de terrazo se conforman con cemento gris o blanco, arena fina o marmolina, y áridos de mármol u otras piedras duras (sílice, granito...), además de posibles colorantes y aditivos (resinas, compuestos químicos, etc.). Debido a su composición, las características del terrazo son muy similares a las del hormigón, salvo los terrazos epoxídicos, 19.

(29) Capítulo I. que presentan mejoras en apariencia, facilidad de limpieza, impermeabilidad y propiedades mecánicas. Por su elevada resistencia y bajo coste, era el material de acabado más empleado en pavimentos interiores. Necesitan mantenimiento para que sean duraderos (Salvador, 2014).. Figura 1 Baldosas de terrazo (Salvador, 2014). Ventajas de las baldosas de terrazo (Salvador, 2014): o. El coste es inferior comparado con la cerámica y la piedra natural.. o. Tiene buenas características mecánicas, aunque inferiores a las de la cerámica y la piedra.. o. Su durabilidad es alta, aunque necesita un mantenimiento adecuado para conseguirla.. o. Tiene bajas prestaciones higiénicas, por lo que su durabilidad depende de un buen mantenimiento.. Según el tamaño del árido, los terrazos se dividen en "micrograno", "grano medio" y "grano grueso", si bien no es habitual emplear hoy en día terrazo de grano grueso, salvo como soporte para otros acabados finales como moquetas, linóleo o laminados de PVC. También existen multitud de formatos con relieves, aunque estos productos normalmente pasan ya a denominarse piedra artificial. Los tamaños usuales de las baldosas de terrazo son 30x30 y 40x40cm. Las baldosas de terrazo de interior son un producto que presenta unas grandes ventajas respecto de sus competidores. Las características 20.

(30) Capítulo I. mecánicas de los suelos de terrazo los hacen óptimos en situaciones con altos requerimientos de resistencia a rotura y abrasión. Son por tanto el material por excelencia de uso en terminales de transporte, centros comerciales, hospitales, oficinas... A pesar de todas las ventajas de este material, su facilidad de colocación, de su buena calidad y conservación; el bajo costo que presenta lo han asociado con la baja calidad, es por eso que su demanda ha disminuido aun cuando este es un material de muy buenas características para los acabados en construcción (Salvador, 2014). 1.4.3.. Proceso de obtención de las baldosas hidráulicas. Los principales pasos a seguir son los siguientes: 1. Primero se debe limpiar el lugar donde se colocará, esto es, que quede libre de materias extrañas como polvo, yeso, astillas, entre otros 2. Se aplica una capa de la mezcla la cual se denomina mortero cemento con arena, muy utilizada en construcción sobre el lugar deseado 3. La mezcla se esparce, se uniformiza. Se utilizaran reglas y niveles para verificar si este esta nivelado. Se colocaran divisores de metal, mayormente aluminio separando zonas, para evitar las fisuras del piso ante la dilatación. 4. Para obtener colores a la pasta se le agregan pigmentos que sean resistentes a la cal antes de echar el agua. 5. Una vez echada la mezcla se debe tener en cuenta que el espesor de este debe encontrarse entre 1.5cm y 2.0cm. 6. Pasar un rodillo de acero pesado para compactar y extraer lo sobrante. 7. Una vez hecho esto se espera aproximadamente siete días para el secado. 8. Cuando el material a secado llega el momento de pulir y sacar brillo. Para su limpieza se requiere de agua y detergentes o abrillantadores si se presenta alguna mancha esta se limpiara fácilmente. Es también bueno, cuidarlo de los raspones, de ácidos como el ácido clorhídrico entre otros (Becerra, 2007).. 21.

(31) Capítulo I. 1.5. El comportamiento de baldosas frente agentes químicos. Desgaste y erosión. Rugosidad superficial. La agresividad o ataque químico del lugar afecta en mayor o menor medida, la durabilidad de estas piezas y por tanto su resistencia y estabilidad a lo largo del tiempo. El principal agente agresivo es el agua, bien directamente o bien como vehículo de transporte de los agentes agresivos. Un ejemplo de ello se manifiesta en el ataque de sulfatos, el cual ocurre donde hay concentraciones relativamente altas de sulfatos de sodio, potasio, calcio o magnesio. También pueden ocurrir asociados a algunas instalaciones industriales, desechos, aguas fecales o subproductos de cualquier tipo, acumulados de forma incontrolada. Los sulfatos son muy solubles en agua y penetran. con. facilidad. en. estructuras. expuestas. a. los. mismos.. El desgaste es un grave fenómeno superficial, definido por la norma ASTM 4001 como: “el daño a una superficie sólida, que por lo general implica la pérdida progresiva de material, debido al movimiento relativo entre las superficies y una sustancia de contacto o sustancias”. Por su parte la erosión se puede definir como el proceso o conjunto de procesos externos, físicos y/o químicos que, en la superficie del suelo o a escasa profundidad, eliminan parcial o totalmente los materiales existentes y cuyo efecto es una reducción de las formas y/o del relieve. Los agentes de erosión son el agua, el mar, el viento, los glaciares y deben incluir también los movimientos de masa y los seres vivos, entre ellos el hombre (Marqués, 1996) Al combinar estos conceptos, se obtiene el llamado desgaste erosivo; el cual es descrito a menudo como un tipo de desgaste abrasivo que implica un factor de velocidad, producido por esfuerzos de contacto relativamente bajos debido al impacto de partículas sólidas sobre una superficie. Sin embargo, existe una gran diferencia entre el desgaste erosivo y abrasivo, que se refiere a que en el. 22.

(32) Capítulo I. erosivo la fuerza ejercida por las partículas sobre el material es debida a su desaceleración, mientras que en el abrasivo la fuerza se aplica externamente y de forma constante. Por otra parte, la rugosidad es el conjunto de irregularidades que posee una superficie. La mayor o menor rugosidad de una superficie depende de su acabado superficial. Para medir la rugosidad de las piezas se utilizan instrumentos electrónicos llamados rugosímetros, que miden la profundidad de la rugosidad media (Rz) y el valor de la rugosidad media (Ra) expresada en micras y muestran la lectura de la medida en una pantalla o en un documento gráfico (Larburu, 2004). Tomando en cuenta todo esto, se puede decir que: La resistencia al desgaste es inversamente proporcional al factor erosión así como a la rugosidad superficial. Es decir, que en la medida que una superficie posea elevada rugosidad, existirán elevados valores de desgaste y erosión. 1.5.1.. Factores que influyen en el desgaste erosivo.. El desgaste por erosión es un fenómeno complejo que aún no se entiende completamente, debido a la influencia de muchos factores que actúan simultáneamente (More, S.R. et al., 2014.) Finnie en 1995 , definió que las variables que afectan al fenómeno de la erosión pueden ser consideradas en tres grupos: las relacionadas con el flujo de las partículas (velocidad y ángulo de incidencia, rotación de las partículas, concentración de las partículas en el fluido, naturaleza y temperatura del fluido, etc.), las relacionadas con las propiedades de las partículas (forma, dimensiones, microdureza y tensión de resistencia o fragmentación) y finalmente las relacionadas con las propiedades de la superficie de material impactado (microdureza, tenacidad, fatiga, punto de fusión, capacidad de endurecimiento por deformación y microestructura, etc.).. 23.

(33) Capítulo I. Una clasificación más actualizada fue dada por Wood en el 2004, donde las variables forman dos grupos fundamentales. Grupo 1: Variables concernientes a la mezcla erosiva. a) Líquido: viscosidad, densidad, actividad superficial, lubricidad, corrosividad, temperatura, etc. b) Partículas: microdureza, tamaño, densidad, velocidad relativa, forma, concentración e interacción de las partículas. c) Fluido: ángulo de impacto o incidencia, eficiencia de los impactos de las partículas, rebote de las partículas, intensidad de la turbulencia, etc. Grupo 2: Variables afines con los elementos a) Propiedades de los materiales: ductilidad o fragilidad, microdureza y tenacidad a la fractura, punto de fusión, microestructura, forma y rugosidad superficial. b) Propiedades de la superficie: dureza, capas de corrosión, tratamiento superficial, tipo de recubrimiento, adhesión del recubrimiento, microestructura, etc. c) Variables de servicio: materiales en contacto, presión, velocidad, temperatura, acabado superficial, lubricación, corrosión, diseño hidráulico, intermitencia de los flujos de mezcla. De todas estas variables se comentarán aquellas que jueguen un papel trascendente en el desarrollo de esta investigación. 1.5.2.. Influencia de los ácidos y álcalis. Los conceptos de ácido y base son yuxtapuestos. Para medir la basicidad (o alcalinidad) de un medio acuoso se utiliza el concepto de pOH, que se complementa con el de pH, de forma tal que pH + pOH = pKw, (Kw en CNPT Condiciones normales de presión y temperatura es igual a 10−14). Por este motivo, está generalizado el uso de pH tanto para ácidos como para bases.. 24.

(34) Capítulo I. Una base o álcali es cualquier sustancia que presente propiedades alcalinas, cualquier sustancia que en disolución acuosa aporta iones OH− al medio. Un ejemplo claro es el hidróxido potásico, de fórmula KOH: KOH → OH− + K+ (en disolución acuosa) Bases son aquellas sustancias que presentan las siguientes propiedades: o. Poseen un sabor amargo característico.. o. Sus disoluciones conducen la corriente eléctrica.. o. Cambian el papel tornasol rojo en azul.. o. La mayoría son irritantes para la piel (cáusticos) ya que disuelven la grasa cutánea. Son destructivos en distintos grados para los tejidos humanos. Los polvos, nieblas y vapores provocan irritación respiratoria, de piel, ojos, y lesiones del tabique de la nariz.. o. Tienen un tacto jabonoso.. o. Son solubles en agua (sobre todo los hidróxidos).... o. Reaccionan con ácidos formando sal y agua.. Algunos ejemplos de bases son: o. Sosa cáustica (NaOH). o. Leche de magnesia (Mg(OH)2). o. El cloro de piscina (hipoclorito de sodio). o. Antiácidos en general. o. Productos de limpieza. o. Amoníaco (NH3). o. Jabón y detergente. o. Bicarbonato de sodio. Un ácido es considerado tradicionalmente como cualquier compuesto químico que, cuando se disuelve en agua, produce una solución con una actividad de catión hidronio mayor que el agua pura, esto es, un pH menor que 7. Es un compuesto que dona un catión hidrógeno (H+) a otro compuesto (denominado. 25.

(35) Capítulo I. base). Algunos ejemplos comunes son el ácido acético (en el vinagre), el ácido clorhídrico (en el Salfumant y los jugos gástricos), el ácido acetilsalicílico (en la aspirina), o el ácido sulfúrico (usado en baterías de automóvil). Los sistemas ácido/base se diferencian de las reacciones redox en que, en estas últimas hay un cambio en el estado de oxidación. Los ácidos pueden existir en forma de sólidos, líquidos o gases, dependiendo de la temperatura y también pueden existir como sustancias puras o en solución. A las sustancias químicas que tienen la propiedad de un ácido se les denomina ácidas. Propiedades de los ácidos: o. Tienen sabor agrio como en el caso del ácido cítrico en la naranja y el. limón. o. Cambian el color del papel tornasol azul a rosa, el anaranjado de metilo. de anaranjado a rojo y deja incolora a la fenolftaleína. o. Son corrosivos.. o. Producen quemaduras de la piel.. o. Son buenos conductores de electricidad en disoluciones acuosas.. o. Reaccionan con metales activos formando una sal e hidrógeno.. o. Reaccionan con bases para formar una sal más agua.. o. Reaccionan con óxidos metálicos para formar una sal más agua.. 26.

(36) CAPÍTULO II. Evaluación de los parámetros de durabilidad que influyen en el deterioro superficial de las baldosas de piso producidas con cemento LC3..

(37) Capítulo II. En este capítulo se realiza una descripción de las características de las baldosas de terrazo bajo condiciones reales (muestras tomadas del comedor) y condiciones simuladas (muestras de losa patrón, inalterada / sin explotar). 2.1.. Características de las losas extraídas bajo condiciones reales. Todas las baldosas están sometidas a la agresión química consecuencia a las operaciones de limpieza, contaminación ambiental en exteriores y vertidos de productos en suelos. Esta agresión química se traduce en cambio de brillo, de tono de color o menor resistencia a las manchas. En todos los casos se produce una corrosión superficial, resultado de la reacción química entre el producto y la superficie de la baldosa. En el desarrollo del trabajo fueron extraídas 5 muestras de diferentes áreas de las canchas de la cocina, las cuales fueron decididas de manera aleatoria según el grado de agresividad del medio. Se toma como base para su clasificación el nivel de exposición al personal que allí labora, a la humedad característica del lugar y a la interacción con otras sustancias químicas. 2.1.1.. Condiciones agresivas del entorno.. El piso del área de las canchas del comedor está sometido a la abrasión o desgaste producido por el rozamiento que origina el tránsito del personal en la transportación de calderos y otros instrumentos de cocina, así como el efecto erosivo de otros agentes externos. Dicho espacio se caracteriza además por ser húmedo, mayormente por la presencia de agua de fregado y residuo de alimentos, así como la existencia de elementos de limpieza (legía y cloro) ya que para mantener la higiene de local, se baldea 2 veces al día luego de terminado el horario de servicio.. 27.

(38) Capítulo II. Figura 2 Canchas cocina comedor. En las baldosas se observaron además un grupo de patologías tales como: o Manchas en el centro de la baldosa. o Manchas o ennegrecido en las proximidades de las juntas entre baldosas. o Ennegrecido de las propias juntas entre baldosas. o Decoloración y cambios de tonos en baldosas. o Juntas abiertas entre baldosas. o Piedras de la cara vista que saltan. o Aristas con piedras de la cara vista que saltan. o Fisuras. o Humedad. o Abombamientos o hundimientos (aguas). o Aspereza en la cara vista.. Los lugares de estudios escogidos fueron evaluados según el grado de agresividad, de menor a mayor nivel, teniendo en cuenta el grado de exposición al medio.. 28.

(39) Capítulo II. o El primero es una zona donde la circulación es casi nula y no se. depositan. objetos. ni. residuos. (Agresividad baja) o El segundo yace a medio metro del fregadero donde se realiza el enjuague de los utensilios. de. la. cocina. (Agresividad media) o El. tercero. está. ubicado. inmediato al tragante por donde bajan los residuos de agua y alimentos. (Agresividad alta) o El cuarto permanece confinado. M1 Sitio de severidad baja. entre una pared y el tanque del. M2 Lado del fregadero donde se enjuaga. potaje (Agresividad media). M3 Tragante (se deposita toda la comida y. o El quinto queda donde se. agua). estanca mayor cantidad de. M4 Lado del tanque de potaje. agua proveniente del enjuague. M5 Se acumula mucha agua. de. los. utensilios. de. Figura 3 Croquis de las canchas de la. la. Cocina Central.. cocina.(Agresividad alta). 2.1.2.. Extracción de testigos. De cada una de las zonas de análisis se toma una muestra, empleando un extractor de testigos eléctrico. A este se le aplica un taladro sin barreno que hace rotar un cilindro cuya broca es diamantada, perforando la baldosa con la asistencia de agua como lubricante. El producto final son 5 ejemplares de baldosas LC3 de 10 cm de diámetro. Luego de la extracción, para no afectar el valor de uso del local, se taponearon los orificios con un mortero de base arena y cemento. 29.

(40) Capítulo II. M2. M1. M3. M4. M5. Figura 4. Muestras extraídas M1-M5. Por medio de la inspección visual de los ejemplares (figura 4), se observa que el deterioro de los mismos es directamente proporcional a la agresividad del medio en el que se encuentran.. 2.2.. Características de la losa patrón original. En el año 2014 se le dio la tarea al combinado de hormigón “Rolando Morales Sanabria” de Cifuentes de confeccionar lotes de baldosa de cemento LC3 con la finalidad ponerse en explotación bajo diferentes condiciones y posterior estudio.. Figura 5 Tipología de baldosa LC3. Las baldosas de terrazo bicapa producidas tienen la siguiente dosificación: o Primera capa o capa de huella. Cemento 45 kg.. 30.

(41) Capítulo II. Granito (5–10 mm) 90 Kg. Marmolina 70 Kg. Con esta dosificación se alcanza un rendimiento de 53 baldosas. o Segunda capa o capa base. Cemento 50 kg. Arena 90 kg. Marmolina 80 kg. Con la dosificación se alcanza un rendimiento de 40 baldosas 2.2.1. Condiciones de las baldosas de cemento LC3 en fábrica “Rolando Morales Sanabria” de Cifuentes. Tras una visita a la fábrica de baldosas “Rolando Morales” y luego de entrevistar a los trabajadores (fuerza especializada) se informa que: Según el pedido de baldosas del CIDEM, se les llevó una muestra de cemento LC3, con la cual se confeccionaron lotes de baldosas de terrazo. En la fabricación de los elementos se halló que la laborabilidad de la mezcla era compleja, con una velocidad de fraguado menor que la de las mezclas con cemento Portland, quebrándose fácilmente por las esquinas y bordes a la hora del desencofre. Se tomaron muestras de las mismas y se ensayaron a los 7 y 28 días, dando resultados aceptables. Para el acabado se pulieron las baldosas de forma mecanizada, en una máquina con angulares de esmeril, obteniéndose losas de calidad aceptable.. Figura 6 Proceso productivo de las baldosas. 31.

(42) Capítulo II. 2.2.2.. Parámetros característicos de las losas. Entre las características fundamentales que deben cumplir las baldosas se encuentra la resistencia a la flexión/carga de rotura, la resistencia a la abrasión, la resistencia al resbalamiento /deslizamiento, absorción de agua, reacción al fuego, conductividad térmica, resistencia climática (absorción de agua, resistencia a ciclos de hielo/deshielo), comportamiento frente al fuego externo. A continuación se detallaran los resultados correspondientes a 3 de estos parámetros en baldosas con cemento LC3. o Resistencia a la flexión. Figura 7 Resistencia a Flexión. El campo de aplicación de estas baldosas hidráulicas oscila entre normal, intensivo e industrial, estos rangos definen la zona donde serán ubicadas las mismas, observándose que el uso adecuado para las baldosas hidráulicas a partir de este ensayo es industrial, es decir este producto está calificado para soportar cargas considerables.. 32.

(43) Capítulo II. o Resistencia al desgaste. Figura 8 Desgaste por Abrasión. Este a su vez nos da una medida de la zona donde podrán exponerse las mismas, la intensidad a la que estarán expuestas depende de la cantidad de personas y la frecuencia con que estas transitan por encima de ellas, observándose que el uso adecuado para las baldosas hidráulicas es el intensivo. o Absorción total de agua. Figura 9 Absorción de agua 33.

(44) Capítulo II. A partir de los resultados obtenemos una medida la porosidad con que cuenta el producto. Dependiendo del nivel de permeabilidad se proporcionará un material más resistente y duradero o más susceptible ante los líquidos, observándose que en la gráfica de probetas en función de su por ciento de absorción todos los valores son inferiores a 8% valor propuesto por la NC 237: 2009.. 2.3.. Desarrollo del Ensayo y de la inspección visual.. Para dar criterios sobre el grado de deterioro de las baldosas de terrazo se tomó como referencia el criterio de la resistencia al desgaste por erosión superficial. Para ello se simularon condiciones agresivas (ataque químico) a las baldosas que no han estado sometidas a explotación alguna, remitiéndose a la Norma EN ISO 10545 – 2. Por otra parte los especímenes sometidos a condiciones reales fueron analizados de forma cualitativa tomando como base la Norma EN ISO 13748 -1 y la NC 237 – 2009. 2.3.1.. Ensayo Norma EN ISO 10545 - 2. Tomando como partida el procedimiento de la Norma EN ISO 10545 - 2 para baldosas cerámicas, se procede a la determinación de la resistencia química de las baldosas LC3, siguiendo la correspondiente metodología. Este método es aplicable a todas las baldosas, para determinar la resistencia química a la temperatura ambiente. Cada una de las 2 condiciones de ataques (soluciones acuosas), una acida y otra básica, expuestas en la Tabla 4, se probaron en 3 muestras. Clasificación: o. Baldosas sin pulir / no esmaltadas: las muestras extraídas de baldosas sin pulir, son sumergidas parcialmente en una solución de prueba durante 12 días como primer paso. Luego, se hierven en agua durante 30 minutos, se secan y. 34.

(45) Capítulo II. se inspeccionan visualmente las variaciones en su superficie de cortes aserrados y agudos y de cortes no aserrados. Los efectos observados, son la base de la clasificación en la tabla 5, donde a grandes rasgos se establecen tres categorías para el resultado del ensayo: o. Clase A de resistencia química si la baldosa no ha sufrido cambios aparentes en su superficie.. o Clase B cuando los efectos de la agresión son poco perceptibles o Clase C cuando existen evidentes consecuencias del ataque, con pérdida total o parcial de la superficie original. Soluciones Acuosas de. Baja. Alta. Longitud. Longitud de. pruebas. Concentración. concentración. de Ataque. ataque. (L). (H). (Pulidas). (No Pulidas). 4.3.1 Ácido cítrico. 100 g/L. __. 24 horas. 12 días. 4.3.1 Hidróxido de Potasio. 30 g/L. __. 4 días. 12 días. Tabla 4 Resistencia Química. Soluciones de Ensayo o Análisis o Prueba para baldosas pulidas y baldosas no pulidas.. Solución de Prueba. Ácido. Cítrico. Efectos. Efectos visibles en Efecto visible en bordes. no visibles. bordes cortados. cortados y no cortados en. (A). (B). la misma superficie (C). ULB. ULC. / ULA. Hidróxido de Potasio Tabla 5 Baldosas cerámicas sin pulir/no esmaltadas (UGL) Unglazed: Clasificación de resistencia química. 2.3.2. Características superficiales y aspecto visual según EN ISO 13748 -1 “para uso interior”. La calidad superficial se define como la ausencia de proyecciones, depresiones, exfoliaciones y grietas en la cara vista, en base a una inspección visual a 2 m de. 35.

(46) Capítulo II. distancia, con luz natural y ambiente seco. Se consiente el relleno permanente de huecos menores sin definir éstos. Además, menciona que las coloraciones, cuando se aplican, deben estar contenidas en la capa de huella o en toda la baldosa. Se admiten ligeras variaciones en la consistencia del color entre diferentes lotes de baldosas, atribuibles a variaciones de tono en cementos y áridos, cambios en el proceso de fabricación y/o condiciones ambientales. El fabricante debe definir lo que considera como lote. Las variaciones de humedad pueden provocar diferencias de tono por lo que recomienda siempre la máxima protección en el almacenamiento antes de la instalación. 2.3.3.. Características superficiales y aspecto visual según NC 237 – 2009.. La evaluación se realiza de forma organoléptica por tanto deben establecerse los requerimientos mínimos necesarios para igualar los criterios de evaluación a emplear. Se deberá prestar especial atención al almacenaje de las baldosas antes de su colocación para evitar daños en la cara vista. Se permite el relleno permanente de defectos. Los colores pueden estar contenidos en la capa de huellas o en toda la baldosa. La tonalidad y el color de las baldosas serán prácticamente uniformes, salvo que expresamente se haya pretendido lo contrario. Entre diferentes lotes de baldosas pueden existir variaciones de la consistencia del color causadas por variaciones inevitables en el tono y propiedades de cemento y los áridos o por el proceso o momento de fabricación, siendo admisibles las variaciones de tonalidad natural del mármol.. 36.

(47) CAPITULO III. Análisis de resultados obtenidos al grado de deterioro en especímenes de baldosas con cemento LC3..

(48) Capítulo III. En este capítulo se realiza la caracterización de las muestras expuestas a condiciones reales y simuladas a través de las normas EN ISO 10545 – 2, EN ISO 13748 - 1 y NC 237 - 2009 según corresponda. También se establecen comparaciones entre los resultados obtenidos.. 3.1.. Análisis de resultados al aplicar la norma EN ISO 10545 – 2.. Al cumplirse el período establecido para el ensayo (12 días), se procede a desmantelar las muestras para ambas condiciones de ataque: ácido cítrico (ácido) e hidróxido de potasio (básico), en las cuales, los resultados analizados presentan diferencias considerables. Los. 3. especímenes. (baldosas). expuestos. a. disoluciones. alcalinas. a. concentraciones débiles resistieron muy bien al reactivo, no sufrieron cambios aparentes en la superficie, ni perdida de brillo o cambio ligero de color, por lo cual califican para la categoría de clase A (ULA).. Figura 10 Especímenes en condiciones simuladas bajo solución básica. Las 3 muestras (baldosas) expuestas a las soluciones ácidas bajo concentraciones débiles reaccionaron de manera más activa que la anterior, evidenciándose la pérdida total de la superficie original de los especímenes, por lo cual califican para la categoría de clase C (ULC). 37.

(49) Capítulo III. .. Figura 11 Especímenes en condiciones simuladas bajo solución ácida. La baldosa patrón respecto a las muestras bajo el efecto de disoluciones alcalinas, no presenta aparente diferencia, por lo cual se puede apuntar que la superficie de la baldosa hidráulica de terrazo no exhibe reacción alcalina considerable. Sin embargo al hacer similar comparación respecto a las muestras bajo el efecto de soluciones ácidas, se puede expresar todo lo contrario, pues al ser medido organolépticamente, se puntualiza que la superficie de la baldosa hidráulica de terrazo reacciona considerablemente y por tanto presenta baja resistencia a la agresión química.. 3.2.. Análisis de la norma EN ISO 13748 – 1 y NC 237 – 2009.. Para caracterizar las muestras reales, es necesario observar la zona de estudio de donde fueron extraídas, ya que se puede declarar que existen diferencias significativas según el lugar de exposición, ya sea en el centro o en las esquinas. En la zona central hay mucha circulación de personas y agentes externos, lo cual provocan un deterioro notable en las muestras M-3, M-4, M-5. Las muestras M-1 y. 38.

(50) Capítulo III. M-2 se detallan con un acabado superficial mucho mejor, aunque se percibe perdida del aglomerante. Hay presencia de depresiones en la superficie en más de una muestra (M-3, M-4, M-5), así como grietas y exfoliaciones en la cara vista de las mismas. Por causa de la humedad se observan proyecciones y picaduras (oquedades), que deterioran gradualmente la composición del elemento, primero el aglomerante y en menor medida el árido (caliza). En gran medida se puede observar cambios en la coloración y el brillo, lo cual responde a la interacción de las mismas con la humedad, tienden a observarse tonos opacos, llegando a ser color terroso, y es a su vez directamente proporcional con la agresividad del medio descrita en el epígrafe 2.1.1. Del mismo modo, se debe tener en cuenta las condiciones de almacenamiento previas a su colocación, la cual fue en el local donde almacenan las viandas, el cual está techado y enrejado, sin paredes. Esto provoca la exposición al medio ambiente, interperismo.. 3.3. Comparación entre la baldosa bajo condiciones reales y la baldosa bajo condiciones simuladas Partiendo que el instrumento de medición es la inspección visual y que las baldosas de cemento LC3 están expuestas a condiciones agresivas distintas: ácidos y bases a concentraciones débiles y productos de limpieza doméstica, se concluye que el grado de deterioro de las baldosas de cemento LC3 está condicionado al grado de exposición a la agresividad del medio en que se encuentre, notándose que son directamente proporcionales. Son muchas las variables que existen y que a su vez influyen en el valor del deterioro y a medida que estas se combinan, es mayor el detrimento de los especímenes. En el caso de las concentraciones básicas (pH mayor que 7) se percibe que es menor el deterioro (casi nulo) respecto a las muestras bajo exposición real extraídas del comedor, no así en el caso de las concentraciones ácidas (pH menor que 7), 39.

(51) Capítulo III. pues aun cuando analizamos la muestra más deteriorada de las obtenidas bajo condiciones reales (M–5) en la cual se evidencia pérdida considerable del aglomerante, visualmente esta menos deteriorada que las expuestas al ambiente ácido, donde hay pérdida tanto del aglomerante como de los áridos componentes del elemento baldosa.. 40.