Desarrollo de nuevos morteros de restauración de cal con aditivos

Abstract

El objetivo principal de este trabajo ha sido optimizar morteros de cal aérea mediante la incorporación combinada de diferentes aditivos para obtener tres gamas de morteros cal aérea para la restauración de obras arquitectónicas del Patrimonio Cultural. Entre los aditivos combinados están: materiales puzolánicos (nanosílice, microsílice o metacaolín), superplastificantes (investigando diversos tipos como éteres de policarboxilato, lignosulfonatos, condensados de naftaleno formaldehído y de sulfonato de melamina formaldehído), hidrofugante (oleato sódico), fotocatalizador en la masa (TiO2), aditivo incrementador de la adherencia (copolímero de etileno vinil acetato) y modificador de la reología (almidón).

En la primera gama se desarrollaron morteros de cal de inyección (grouts) combinando puzolana, superplastificante e hidrofugante. Se estudiaron cinco superplastificantes poliméricos: lignosulfonato, éter de policarboxilato, sulfonato de naftaleno y condensado de melamina formaldehído sulfonato. Se añadió oleato de sodio para reducir la absorción de agua y se usaron como minerales puzolánicos microsílice y metacaolín para la mejora de la resistencia y el tiempo de fraguado. Se estudió la compatibilidad entre las diferentes mezclas y el mecanismo de acción de los diferentes polímeros mediante medidas de potencial zeta e isotermas de adsorción. Se prepararon e investigaron diversas mezclas de grouts evaluando su inyectabilidad, fluidez,resistencia a la compresión, hidrofobicidad y durabilidad.

Posteriormente se estudió una gama de morteros de cal con capacidades fotocatalíticas, de descontaminación del entorno atmosférico y de autolimpieza. Se empleó la nanosílice, como aditivo puzolánico para mejorar la resistencia de los morteros, y se añadió nanotitania (TiO2) para proporcionar a las mezclas propiedades fotocatalíticas. Se estudió el efecto de cinco aditivos dispersantes (superplastificantes) diferentes para mejorar la actividad fotocatalítica, asumiendo su función dispersante de las partículas de nanotitania, reduciendo la velocidad de recombinación hueco positivo electrón. Se incluyó también oleato de sodio, como en la primera gama, como agente repelente de agua con el fin de aumentar la durabilidad de los morteros. Dado que la hidrofilicidad fotoinducida, responsable del efecto de autolimpieza, podría verse afectada por el hidrofugante, se investigó la compatibilidad entre este aditivo y el TiO2. Los resultados mostraron que la actividad fotocatalítica mejoró debido a la acción de los superplastificantes (un aumento promedio del 33% de la degradación del NO), significativo para la actividad descontaminante de estos morteros. Además, estos morteros también mostraron una liberación muy reducida de compuestos intermedios tóxicos, principalmente NO2: el factor de selectividad (NOx/NO) alcanzó valores de hasta el 87%. La capacidad de autolimpieza de los morteros, estudiada a través de la degradación del colorante rodamina B, se incrementó al utilizar a los superplastificantes. En relación con la capacidad de autolimpieza, y a pesar de la presencia de oleato, las mezclas con superplastificante conservaron e incluso elevaron la hidrofilicidad fotoinducida de los morteros de cal, alcanzando una buena humectabilidad de la superficie de los morteros, demostrando compatibilidad de los aditivos.

Por último, se usaron diferentes aditivos para el desarrollo de una gama de morteros de cal de revoque con mejor adherencia y durabilidad, así como con reducida fisuración. Para ello, se ensayaron combinaciones de un mejorador de la adherencia (copolímero de etileno acetato de vinvinilo, EVA), un hidrofugante, un incrementador de la viscosidad (un derivado del almidón) y una adición puzolánica de nanosílice o metacaolín. Las mezclas resultantes se aplicaron en forma de monocapa de 15 mm de espesor sobre cuatro sustratos diferentes (arenisca, caliza, granito y ladrillo) para evaluar su desempeño.