Patologias De Piezas Ceramicos

Asociación para la Investigación y Desarrollo Industrial de los Recursos Naturales

PATOLOGÍAS DE LAS PIEZAS CERÁMICAS PARA LA CONSTRUCCIÓN

Jorge Velasco Vélez Jefe Área de Cerámica

CCúúccuuttaa,, 2211 aall 2244 ddee nnoovviieem mbbrree ddee 22000055

CENTRO TECNOLÓGICO C/ Río Cabriel, s/n. 45007 Toledo. Tlf.: (34) 925 241 162 Fax: (34) 925 230 403 e-mail: [email protected] www.aitemin.es/toledo

ÍNDICE 1. METODOLOGÍA DEL ESTUDIO PATOLÓGICO.....................................................................4 2. DEFECTOS QUE APARECEN EN LAS PIEZAS CERÁMICAS. .............................................6 2.1 CORAZÓN NEGRO......................................................................................................................6 2.1.1 Origen: materia prima y cocción ..............................................................................................6 2.1.2 Consecuencias de la aparición de corazón negro. ....................................................................8 2.1.3 Prevención ...............................................................................................................................10 2.2 DESCONCHADOS......................................................................................................................12 2.2.1 DESCONCHADOS POR CALICHE........................................................................................12 2.2.1.1 2.2.1.2

2.2.2

Desconchados por pirita .........................................................................................................16

2.2.2.1 2.2.2.2

2.2.3

Origen ...........................................................................................................................................21 Prevención.....................................................................................................................................22

DEFORMACIONES ....................................................................................................................22 Origen......................................................................................................................................23 Prevención ...............................................................................................................................24 LAMINACIONES........................................................................................................................27 Origen: la extrusión y el prensado ..........................................................................................28 Corrección y prevención..........................................................................................................31 REVENIDO .................................................................................................................................32 Origen y consecuencias ...........................................................................................................32 Prevención ...............................................................................................................................34 FISURAS DE FABRICACIÓN ...................................................................................................34 Fisuras de secado ....................................................................................................................35

2.6.1.1 2.6.1.2 2.6.1.3

2.6.2

Origen ...........................................................................................................................................19 Prevención.....................................................................................................................................21

Desconchados por sales ..........................................................................................................21

2.2.4.1 2.2.4.2

2.3 2.3.1 2.3.2 2.4 2.4.1 2.4.2 2.5 2.5.1 2.5.2 2.6 2.6.1

Origen: la materia prima y cocción ...............................................................................................16 Prevención.....................................................................................................................................18

Desconchados por pérdida súbita de agua. ............................................................................19

2.2.3.1 2.2.3.2

2.2.4

Origen ...........................................................................................................................................13 Prevención.....................................................................................................................................15

Fisuras exteriores: origen y prevención.........................................................................................35 Fisuras interiores: origen y prevención. ........................................................................................36 Casos particulares de fisuras de secado.........................................................................................38

Fisuras de cocción...................................................................................................................41

2.6.2.1 2.6.2.2 2.6.2.3

Fisuras de precalentamiento: origen y prevención. .......................................................................42 Fisuras de calentamiento: origen y prevención .............................................................................44 Fisuras de enfriamiento: origen y prevención ...............................................................................45

2.7 EXPANSIÓN POR HUMEDAD .................................................................................................47 2.7.1 Origen: materia prima y cocción ............................................................................................48 2.7.2 Consecuencias: Fisuración en muros.....................................................................................50 2.7.3 Prevención ...............................................................................................................................52 2.8 EFLORESCENCIAS....................................................................................................................54 2.8.1 Eflorescencias en fabricación: Velos ......................................................................................55 2.8.1.1 2.8.1.2

2.8.2

Velos que se forman durante la cocción..................................................................................60

2.8.2.1

2.8.3

Sales de la materia prima ..............................................................................................................56 Velos que se forman durante el secado .........................................................................................57 Prevención de la aparición de velos de secadero y de horno.........................................................61

Eflorescencias en edificación ..................................................................................................63

2.8.3.1 2.8.3.2

Proceso de aparición .....................................................................................................................64 Tipología de sales..........................................................................................................................73

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2.

2.8.3.3 2.8.3.4

Prevención.....................................................................................................................................82 SALITRE O NITRO DE PARED .................................................................................................84

2.9 CRIPTOFLORESCENCIAS........................................................................................................84 2.9.1 Origen y consecuencias ...........................................................................................................85 2.9.2 Tipos de sales...........................................................................................................................86 2.9.3 Factores que intervienen en su aparición. ..............................................................................86 2.9.4 Eliminación y prevención ........................................................................................................89 2.9.5 Hidrofugación, eflorescencias y criptoflorescencias...............................................................89 2.10 HELADICIDAD ..........................................................................................................................90 2.10.1 Origen .................................................................................................................................91 2.10.1.1 2.10.1.2 2.10.1.3 2.10.1.4

Materia prima................................................................................................................................91 Moldeo ..........................................................................................................................................92 Cocción .........................................................................................................................................93 Colocación en obra........................................................................................................................94

2.10.2 Comportamiento de los ladrillos hidrofugados ..................................................................96 2.10.3 Prevención ..........................................................................................................................98 2.10.4 Heladicidad, eflorescencias y criptoflorescencias..............................................................99 3. BIBLIOGRAFÍA...........................................................................................................................100

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3.

1. METODOLOGÍA DEL ESTUDIO PATOLÓGICO Para poder eliminar definitivamente el defecto que se produce en la fabricación del material cerámico, deben conocerse con la mayor exactitud posible la influencia que puede tener en el producto terminado así como las causas que han provocado su aparición. Esto requiere un estudio minucioso del problema, que en general deberá seguir el siguiente esquema: 1ª Fase

Observación del defecto1 Recogida de datos Cuantificar el problema2

2ª Fase

Posibles causas 3 Análisis exhaustivo 4

3ª Fase

Determinación de la causa 5 Posibles soluciones Confirmación en la producción6

4ª Fase

Solución

Siempre se debe comenzar por una observación minuciosa del defecto junto con una recogida de datos de los factores que conducen a la aparición del mismo (como puede ser la modificación de alguna de las variables del proceso productivo). Del mismo modo hay que cuantificar la gravedad del defecto. Esta etapa es de suma importancia ya

1

Observación minuciosa del aspecto que presenta el defecto para obtener así la máxima información posible y dar unas primeras hipótesis acerca del origen del mismo. 2 Determinando su incidencia real en la producción y acotando el número de etapas del proceso en las que se puede presentar (frecuencia, amplitud, intensidad). 3 Haciendo una primera localización dentro del proceso y desechando aquellas por las que difícilmente se puede haber originado, revisando los posibles partes de controles que se efectúen en las etapas del proceso localizadas, intentando así encontrar alguna variación de los parámetros de trabajo que indique cual de ellos podría ser el que produce el problema. 4 Influencia de las etapas acotadas en la aparición del defecto. 5 Con los resultados obtenidos en los ensayos realizados. 6 La solución tomada como buena elimina el defecto

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4.

que será imprescindible y definitiva para establecer las hipótesis acerca de las posibles causas, puesto que un mismo defecto puede estar provocado por causas muy diferentes. Con la información obtenida, se plantean todas las hipótesis y se realizan ensayos y pruebas pertinentes para reducir estas hipótesis a las mínimas posibles. Con los resultados de los ensayos y pruebas realizadas se procederá a la determinación de la causa que se supone origina el defecto, planteando posibles soluciones en base a dicha causa. A veces, sólo se pueden aportar soluciones parciales al defecto ya que una medida drástica está impedida por otros factores que integran el sistema productivo (maquinaria, materias primas) puesto que el defecto se debe solucionar sin causar problemas en el resto de parámetros y características del producto y del proceso. Si el resultado de la solución propuesta es negativo (el error sigue apareciendo) se deberán reconsiderar las hipótesis rechazadas anteriormente. En caso de que el resultado sea afirmativo la solución adoptada deberá mantenerse en el tiempo, estableciendo incluso sistemas de control (de producto o de proceso) si el defecto era grave, para poder detectar con suficiente antelación si el defecto puede volver a producirse y, en tal caso, poder actuar antes de que ocurra. De todas formas, es muy interesante disponer de todo tipo de información obtenida en otros estudios de defectos, recopilada convenientemente, puesto que siempre será de gran utilidad ya que en numerosas ocasiones los defectos se presentan de forma cíclica o repetitiva (con pocas variaciones) con lo que, comparando dicha información, se puede descartar rápidamente un número importante de posibles causas, agilizando así el estudio y solución del defecto.

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5.

2. DEFECTOS CERÁMICAS.

QUE

APARECEN

EN

LAS

PIEZAS

2.1 CORAZÓN NEGRO. El corazón negro, también llamado núcleo de reducción, es un núcleo de coloración oscura que aparece en el interior de la pieza debido a una combustión insuficiente, provocando hinchamientos, alteraciones del color de las piezas e incluso pérdidas de resistencia mecánica. Las causas de la aparición de corazón negro hay que buscarlas en la materia prima y en la cocción de las piezas.

2.1.1 Origen: materia prima y cocción En general, la aparición de corazón negro se debe a la presencia de materia orgánica en la materia prima. Esta materia orgánica puede estar contenida en la arcilla de forma natural o puede añadirse durante el proceso de fabricación, como es el caso de muchas empresas fabricantes de piezas para revestir, que añaden combustibles orgánicos, como puede ser coque, carbón, orujillo, etc. En cualquier caso, la sola presencia de estas sustancias no tiene porqué producir corazón negro, sino que tiene que ir unida a una cocción localmente reductora, aunque la experiencia ha demostrado que cuando existen en la arcilla sustancias reductoras, porosidad muy fina, es decir, arcillas de gran plasticidad y la velocidad de cocción es excesivamente alta, se produce corazón negro aunque no exista una atmósfera reductora de cocción, caso de los hornos eléctricos cociendo a atmósfera ambiente. La conjunción de estos factores dificulta la difusión del oxígeno hacia el centro de la pieza, por lo que se crean condiciones reductoras. Como ya se ha dicho, el corazón negro está constituido por restos de carbón producido por descomposición térmica de la materia orgánica y por hierro en estado reducido (Fe(II)), que presenta compuestos de color gris o negro.

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6.

Este calentamiento, en defecto de oxígeno, hará que en la combustión de la materia orgánica, en lugar de producirse anhídrido carbónico (CO2), se origine monóxido de carbono (CO), según la reacción: C + ½ O2

CO

Pero, en presencia de hierro, que estará en su forma más estable, Fe2O3, se producirá la reacción: Fe2O3 + CO

2FeO + CO2

De tal manera que se producirá óxido ferroso de color gris oscuro, con el agravante de que es un compuesto fundente, por lo que tenderá a cerrar los poros de la pieza, dificultando, aún más, el acceso del oxígeno al centro de la masa cerámica, impidiendo, además, la salida de los gases del interior a la atmósfera del horno.

Fig. 18. Pieza cerámica con corazón negro.

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7.

2.1.2 Consecuencias de la aparición de corazón negro. La aparición de corazón negro produce los siguientes defectos en las piezas cerámicas: •

Disminución de la resistencia mecánica. Normalmente, en las zonas donde aparece corazón negro suelen acumularse pequeñas burbujas de gases que han quedado disueltas en la fase vítrea y que son responsables de que disminuya la resistencia mecánica de las piezas. Sólamente en el caso de que aparezcan las burbujas se producirá la pérdida de resistencia mecánica de la pieza, puesto que de lo contrario no siempre se producirá dicha pérdida de resistencia, sino que incluso puede aumentar.

•

Fisuraciones de enfriamiento. La existencia de corazón negro hace que determinadas zonas de la pieza cerámica pierdan parte de su elasticidad, por lo que se ven mucho más afectadas por las contracciones y dilataciones que se producen en el enfriamiento de las piezas, corriendo peligro de fisurarse. Por tanto, será necesario extremar las precauciones en la curva de enfriamiento.

Fig. 19. Pieza con corazón negro fisurada durante la fase de enfriamiento. La pieza aparece seccionada, donde se puede apreciar el núcleo de reducción y la zona que ha sufrido la fisuración (señalada con las flechas), que aparece más brillante que el resto.

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8.

•

Hinchamientos Como ya se ha comentado, cuando se producen condiciones reductoras en la cocción de piezas con materia orgánica y alta plasticidad, aumenta considerablemente la fundencia de la pasta cerámica y disminuye su porosidad, impidiendo de esta manera la salida de los gases que se producen durante la cocción en al interior de la pieza, situación que se ve agravada si la pieza se encuentra esmaltada puesto que la salida de gases y entrada de oxígeno al interior en aún más difícil. En general estos gases se producirán por la oxidación del carbono de la materia no oxidada, formando óxidos de carbono a temperaturas en las que la masa cerámica se encuentra en estado piroplástico (por encima de 650 ºC), no produciéndose, por tanto, pérdidas de material tipo desconchado, pero, sin embargo, sí se producirán hinchamientos de la pieza al quedar los gases bloqueados en el interior. Este tipo de hinchamientos también se forma por la combinación del óxido ferroso, que es un fundente muy activo, con la arcilla, dando lugar a silicatos de bajo punto de fusión, que bloquean los poros de la pieza.

Fig. 20. Corazón negro y abultamientos en pieza esmaltada

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9.

Fig. 21 Hinchamientos provocados por el corazón negro en una arcilla rica en sustancia orgánica cocida en condiciones reductoras.

2.1.3 Prevención •

Actuando sobre las materias primas: − Como siempre que haya que actuar sobre la materia prima, se recomienda tener un conocimiento exhaustivo de la cantera que se utilice. Si esto no es así, deberán efectuarse análisis de las materias primas a utilizar. − Seleccionar la arcilla, evitando el uso de aquellas que contengan materia orgánica o compuestos inorgánicos de Fe(II) en proporciones demasiado altas. No puede darse un contenido máximo permisible de estas impurezas, ya que depende de muchos factores (ciclo de cocción, naturaleza del material...) por lo que debería estudiarse el contenido máximo de estas sustancias en cada caso. − Empleo de arcillas no excesivamente plásticas, adecuando la plasticidad de la pasta cerámica con la adición de desgrasante, que disminuirá la plasticidad y aumentará el tamaño de los poros.

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10.

−

Añadir pequeñas cantidades de MnO2, ya que su acción oxidante contribuye a reducir la formación de corazón negro. S. Chorlet (1), despúes de realizar diversos estudios sobre la adicción de MnO2 para reducir o eliminar el corazón negro, estableció que: a) La eficacia de la adición se acrecienta con la pureza en bióxido de manganeso del mineral que se adiciona. b) Los minerales de granulometría ultramicronizada (0-10 micras) son más efectivos que los de granulometría ultrafina (0-80 micras). c) Cuanto más rápido es el ciclo de cocción, mayor es la eficacia de los minerales ultramicronizados. d) En los ciclos de cocción rápida clásica son más eficaces los minerales ultrafinos. De todos modos, hay que considerar que el aporte de ciertos porcentajes de MnO2 desarrollarán una coloración oscura de las piezas, dato a tener en cuenta, sobre todo se trabaja con arcillas blancas. Este estudio es sobre todo aplicable a piezas de solado y tejas.

•

Actuando sobre la cocción − Optimización del perfil de temperaturas del horno, de manera que exista un periodo, a temperatura apropiada 600-800 ºC, lo suficientemente largo para que los procesos de descomposición y oxidación en el interior de la pieza se completen, antes de que la permeabilidad de la misma sea tan baja que impida la difusión hacia el exterior de los componentes gaseosos que se forman y el paso al interior de la pieza del oxígeno necesario para que se produzcan todas las reacciones de oxidación. − Calentamiento lento de la pieza cerámica, de tal manera que el gradiente de temperatura entre la superficie de la pieza y el interior de la misma sea el menor posible; así se conseguirá evitar que se cierren los poros por acción de los materiales fundentes en las zonas externas impidiendo el flujo de oxígeno al interior de la pieza y la realización una cocción oxidante.

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11.

− Modificación de la atmósfera en la zona de precalentamiento del horno, aumentando la presión parcial del oxígeno, ya que se ha comprobado que se reduce o evita la aparición de corazón negro. También se puede aumentar el contenido de oxígeno incrementando la proporción de aire primario de combustión / combustible en los quemadores, especialmente en los hornos de llama directa. − Procurar que el material entre en el horno completamente seco, puesto que si entra con humedad aumentará el tiempo necesario para una cocción correcta de la pieza y, por tanto, facilitará la aparición del núcleo. Además, como se verá más adelante, la entrada de la pieza cerámica en el horno húmeda plantea otros problemas además del corazón negro − Intentar que exista una buena circulación de aire entre las piezas, aumentando la distancia entre ellas si es necesario.

2.2 DESCONCHADOS Son aquellos superficial de Atendiendo a desconchados sales.

defectos que se manifiestan con el desprendimiento de una parte la pieza cerámica, que hace aparecer un cráter más o menos profundo. la causa que provoca su aparición, los desconchados se clasifican en por caliche, por pirita, por pérdida súbita de agua o desconchados por

2.2.1 DESCONCHADOS POR CALICHE El desconchado por caliche se diferencia de los otros tipos de desconchados en que el cráter que se forma presenta en su interior un nódulo más o menos blanquecino denominado caliche. Este defecto suele manifestarse a los pocos días de su almacenaje en el patio, aunque también puede producirse hasta los tres o cuatro meses después de la fabricación de la pieza, pudiendo aparecer en obra si se dan unas condiciones determinadas de temperatura y humedad.

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12.

Fig. 22 y 23. La imagen superior muestra una pieza con abundantes desconchados por caliche. La imagen de la derecha se corresponde con el área marcada en la superior. En ella se observa el cráter que se ha provocado por la hidratación del grano de cal viva, que se encuentra en el interior del mismo.

2.2.1.1 Origen El origen de este fenómeno está en la hidratación por meteorización de las partículas de óxido de calcio o magnesio presentes en la pieza cerámica después de la cocción, provenientes de la descomposición de carbonato cálcico durante el proceso de cocción. El carbonato cálcico puede estar presente en la materia prima como calcita, dolomita o como carbonato doble. Estos carbonatos pueden proceder tanto la arcilla como del desgrasante. La presencia de carbonato cálcico en las pastas cerámicas no es por si mismo dañina; es más, en algunos casos no sólo es beneficiosa sino que es necesaria. Por ejemplo, en aquellas materias primas que presentan una alta expansión por humedad, la presencia de carbonato cálcico contribuiría a disminuirla y en aquellas que tienen gran plasticidad, puede actuar como agente que le proporcione la porosidad adecuada. Así mismo, la presencia de un porcentaje de cal finamente dividida (5-10%) es beneficiosa para la arcilla porque reduce la contracción de cocción y aumenta la resistencia a la deformación bajo carga a temperatura alta. El problema se plantea cuando los carbonatos se encuentran en la pasta en forma de nódulos, por encima de un determinado tamaño y densidad.

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13.

El carbonato cálcico se descompone durante la cocción, a temperaturas por encima de los 850 ºC, liberando anhídrido carbónico y formando óxido de calcio, según la reacción química: CaCO3

CaO + CO2

El óxido de calcio resultante reaccionará, durante la cocción, con la sílice y la alúmina presentes formando silicatos y silicoaluminatos (wollastonita, anortita, gehlenita). Sin embargo, parte del óxido de calcio podría no reaccionar si se encuentra en partículas muy grandes o debido a falta de sílice libre en esa zona, aunque hay que destacar que un grano grueso de carbonato cálcico deja en el ladrillo un residuo de cal sin reaccionar, por simples razones cinéticas de las reacciones que tienen lugar a altas temperaturas y por la limitada superficie de reacción que ofrece dicho grano. El óxido de calcio (cal viva) se hidrata con facilidad, de acuerdo con la siguiente reacción, que es fuertemente exotérmica. CaO +H2O Cal viva

Ca(OH)2 Cal apagada

Al producirse el “apagado” de la cal se origina un gran desprendimiento de calor y, lo que es más importante, un aumento del volumen del nódulo de cal, desarrollándose fuertes presiones sobre la zona que rodea al nódulo, que, si está próximo a la superficie de la pieza, hará que estalle y se forme un pequeño cráter, conocido como desconchado por caliche. La hidratación de las partículas de cal sucede con gran facilidad con la humedad ambiental y comienza nada más salir las piezas del horno. Esta rehidratación es tanto más rápida cuanto mayor sea el contenido de humedad existente en la atmósfera; es por eso que el caliche aparece más acentuado en los veranos calurosos y húmedos (más humedad absoluta en el aire) que en los inviernos fríos y secos. Cuando las partículas de CaO presentes son pequeñas y están uniformemente distribuidas, el comportamiento es distinto, ya que, en general, al no haber grandes acumulaciones de cal, no existirá defecto de sílice libre y la práctica totalidad del óxido de calcio reaccionará para dar silicatos o aluminosilicatos. Además, los aumentos de volumen que pudieran producirse, debidos a las pequeñas cantidades de óxido de calcio sin reaccionar, serían amortiguables por la pieza sin sufrir daños.

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14.

La aparición de desconchados por caliche tiene consecuencias negativas sobre la calidad estética que en un principio tenían las piezas, aunque en determinados casos puede llegar a provocar la total desintegración de las mismas (Fig 24). En piezas cerámicas para revestir si la aparición del caliche se produce cuando ya se ha puesto en obra y realizado el revestimiento, siempre y cuando éste sea enlucido o pintura. Además del desconchado de la pieza puede producirse la caída puntual del revestimiento.

Fig. 24 La pieza de la izquierda fue sumergida en agua a la salida del horno y no presenta ningún desconchado. La pieza de la derecha no se mojó y aparece completamente desintegrada por la cal.

2.2.1.2 Prevención En cualquier caso, para evitar la aparición de desprendimientos es conveniente: • Moler muy finamente la materia prima. De esta forma se consigue aumentar la superficie de contacto y reacción entre las partículas de CaO y la sílice existente, disminuyendo las posibilidades de que quede CaO sin descomponer. Además, al reducir el tamaño de grano del carbonato, no sólo se reduce la cantidad de cal hidratable, sino que, al mismo tiempo, se consigue que los granos expansibles se distribuyan más homogéneamente en la masa de la pieza, haciendo que las fuerzas expansivas que se originan estén más dispersas y sean individualmente de menor magnitud. En aquellas arcillas que contienen cantidades importantes de carbonatos y que no resulta rentable una explotación selectiva de la cantera, es aconsejable la fabricación por vía seca, ya que la molienda es más efectiva que por vía húmeda.

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15.

• Realizar la cocción a temperatura lo suficientemente alta para facilitar que el CaO reaccione lo máximo posible. Con el aumento de la temperatura se consigue también aumentar la resistencia de la pieza a la presión que pueda ejercer el gránulo de cal hidratado, evitando el desconchamiento. • Sumergir el ladrillo en agua, durante uno o dos minutos, inmediatamente después de salir del horno. Este tiempo es suficiente para que el agua penetre en la masa del ladrillo a una profundidad mínima de 15 mm. De esta manera se consigue disolver parte del grano de cal distribuyéndolo por los poros adyacentes; el grano que no se disuelve dilatará libremente al ser ya de menor tamaño. Esta operación se debe realizar inmediatamente después de salir la pieza del horno, para que la cal no reaccione con el CO2 de la atmósfera, puesto que se formaría CaCO3 insoluble. El agua ha de renovarse periódicamente para evitar la aparición de eflorescencias. • Mezclar la arcilla con otras más arenosas, pues, al aumentar su porcentaje de sílice libre, se facilita la combinación de la cal.

2.2.2 Desconchados por pirita El cráter que aparece en este tipo de desconchados puede no presentar ningún tipo de nódulo en su interior, aunque, por lo general, se suele apreciar en el centro de los mismos el nódulo de pirita oxidada de color marrón o negro grisáceo. También se manifiesta por la presencia de partículas negras sólidas incorporadas a la superficie de la pieza cerámica. La manifestación del defecto en forma de cráter o partícula dependerá de la temperatura de cocción del producto. 2.2.2.1 Origen: la materia prima y cocción El origen del desconchado por pirita está en la presencia de impurezas en la materia prima, en forma de partículas o gránulos de compuestos de hierro (pirita, magnetita, marcasita), o bien de óxidos de manganeso (pirolusita), siendo el defecto tanto más acusado cuanto mayor es el tamaño de la partícula.

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16.

La aparición del punto o picadura negra tiene lugar durante el proceso de cocción; consiste en que los granos de los compuestos ferrosos o los óxidos de manganeso, ambos de colores oscuros, que no han sido correctamente molturados, no se oxidan por completo y no reaccionan con el resto de la masa arcillosa, manifestándose posteriormente como se ha indicado, con lo que el desconchado aparece sobre la pieza cocida ya a la salida del horno.

Fig. 25 y 26 Desconchados por pirita.

Por tanto, si la cocción se realiza con excesiva rapidez o con escasa aportación de oxígeno, al igual que en el caso del “corazón negro” se favorecerá la aparición del defecto. La mayor temperatura de cocción y una atmósfera más reductora, son la causa de que el núcleo del desconchamiento presente un color más negro.

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17.

Cuando los granos de pirita no son excesivamente grandes y la porosidad de las piezas secas es suficiente para permitir la salida de los gases producidos durante su descomposición, no aparecen los desconchamientos citados. Puede incluso suceder, aunque en muy determinados casos, que a la salida del horno las piritas no se hayan llegado a oxidar completamente y luego, al mojar la pieza en el patio o durante la puesta en obra, las piritas continúen su oxidación al reaccionar con el oxígeno disuelto en el agua. Esta oxidación da lugar a la formación de ácido sulfúrico y a la aparición de manchas sobre la superficie de la pieza que en algunos lugares reciben el impropio nombre de “manchas de aceite” (Fig. 27). Incluso este ácido sulfúrico formado puede reaccionar con el potasio o calcio contenido en la arcilla dando lugar a la aparición de un halo blanco alrededor del núcleo de pirita no oxidada.

Fig. 27. Teja con manchas de aceite. La teja de la derecha, cocida correctamente, no presenta este defecto.

2.2.2.2 Prevención Para eliminar la presencia de este tipo de impurezas y, por consiguiente, la aparición de desconchados, se recomienda:

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18.

• La meteorización de la materia prima y el tamizado de la misma con mallas finas. • Otra solución, sin eliminar las partículas, es reducir su tamaño mediante una molienda más fina; de este modo se consigue que sea menor la cantidad de gas concentrado, en el momento en que se produce la oxidación de la pirita. Además, al molturar más fino, se aumenta la superficie específica, facilitando la oxidación de la pirita en el proceso de cocción. • La solución más eficaz, para evitar la aparición de este defecto consiste en establecer unas condiciones de cocción en cuanto a tiempo y temperatura que permitan la total oxidación o descomposición de las impurezas. • Si a pesar de todo, todavía continuasen apareciendo manchas por piritas, se puede sumergir el ladrillo cocido en una solución diluida (5%) de ácido clorhídrico en agua. Se trata de un remedio aplicado con éxito por varios fabricantes de ladrillo caravista y teja en Cataluña, que tienen problemas de piritas. • Hay que señalar, de todas maneras, que la presencia de piritas, en ciertas arcillas de alta temperatura de cocción, se aprovecha para producir efectos decorativos de una gran belleza. En estos casos, se procura, mediante una cocción reductora, que durante la descomposición.

2.2.3 Desconchados por pérdida súbita de agua. 2.2.3.1 Origen Son originados por el vapor de agua acumulado en el interior de la pieza Este vapor proviene del agua residual de secado o del agua de revenido contenida en la pieza al entrar en el horno; suelen ser bastante extensos, en forma de bañera y con separación de partes enteras de la pieza. Es un defecto muy frecuente que se presenta en invierno, debido a que las piezas en esta época secan peor y captan más agua de revenido. Los desconchamientos se producen por el vapor desprendido entre los 200 y 600 ºC. A estas temperaturas el material se encuentra en estado elástico y, como la capacidad de deformación es muy limitada, explota por efecto de la presión desarrollada por los gases acumulados en el interior.

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19.

Fig . 28. Desconchados por humedad.

Puede incluso que no se lleguen a formarse los desconchados y la pieza presente una serie de abultamientos provocados por la acumulación del gas (Fig. 29). La aparición de estos abultamientos se debe a que el calentamiento de la pieza se realiza con excesiva rapidez, provocando la rápida vitrificación de su superficie, lo que impide la salida de los gases desde el interior de la pieza. Los abultamientos se producen en la zona de cocción, cuando el material tiene capacidad para deformarse plásticamente. Tanto los desconchamientos como los abultamientos se producen siempre en los laterales del paquete o en la cara superior del mismo, coincidiendo con las canalizaciones del aire caliente.

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20.

Fig. 29 Abultamientos

2.2.3.2 Prevención. • Procurar que el material entre en el horno completamente seco. • Aumentar la porosidad de la pieza mediante la adición de desgrasantes. • Disminuir la velocidad de calentamiento en la zona de fuego.

2.2.4 Desconchados por sales 2.2.4.1 Origen El efecto que se produce a causa de los desconchados por sales es el mismo que el explicado en el apartado anterior. En este caso el agua que provoca el cráter es el agua de hidratación de las sales contenidas en la pieza. Al calentar la sal, pierde sus moléculas de agua de cristalización de forma súbita, pudiendo provocar desconchados y abultamientos como en los casos anteriores.

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21.

Fig. 30. Desconchados por sales.

2.2.4.2 Prevención • Debe actuarse sobre la materia prima, de tal manera que se evite la presencia de sales con elevado número de moléculas de agua de hidratación.

2.3 DEFORMACIONES Son los defectos producidos durante la preparación y el moldeo de la pasta cerámica o bien durante el proceso de secado y cocción, que afectan a la forma y dimensiones de la pieza y como consecuencia a la resistencia mecánica debido a las tensiones que se producen en el producto final. Como consecuencia de la aparición de deformaciones en una pieza, ésta ve alterada su resistencia mecánica al producirse concentraciones de tensiones, que pueden dar lugar a fisuras de secado y de cocción, además de la pérdida de forma y dimensiones originales, por lo que se puede convertir en una pieza inservible para el uso al que se iba a destinar.

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22.

2.3.1 Origen En general, las deformaciones se producen durante la extrusión por tensiones a la salida de la boquilla (Fig 31). Esto se debe a que la velocidad de salida de la arcilla no es la misma en toda la sección de la barra de arcilla, con lo que se producen diferencias en el grado de orientación y ordenamiento de las partículas arcillosas. En el caso de arcillas excesivamente plásticas, o con grandes cantidades de agua, la cohesión entre las partículas de la arcilla es elevada, mientras que el rozamiento que presenta con las paredes de la boquilla es pequeño. Como resultado de esta situación la velocidad de salida es mayor por los laterales que por la zona central de la pieza. Las piezas producidas en esta situación tenderán a ser convexas en sus laterales (Fig. 31). Si se trata de una arcilla poco plástica, la fuerza generada por el rozamiento con las paredes del molde será superior que la debida a la cohesión entre las partículas de la arcilla; por tanto, la velocidad de salida será superior en el centro del molde que en los laterales, teniendo las piezas tendencia a presentar paredes laterales cóncavas (Fig. 32).

Fig. 31. Diferencias en la velocidad de salida del flujo arcilloso.

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23.

Fig. 31 y 32

Durante el proceso de secado, pueden producirse deformaciones debido a secados excesivamente rápidos, que produzcan tensiones en la pieza que superen su límite elástico, sin llegar a producir fisuras. Al superar el límite citado la deformación será irreversible. En el caso de la cocción, si se producen sobrecalentamientos en las piezas, también se producirán deformaciones irreversibles si las temperaturas están próximas al punto de fusión de la pasta cerámica.

2.3.2 Prevención • Actuando sobre la materia prima Como ya se ha indicado, la composición de la pasta cerámica es muy importante para evitar deformaciones. Así que, en caso de que aparezcan, se estarán produciendo modificaciones en la plasticidad de la pasta cerámica. Este hecho puede producirse bien porque la dosificación esté fallando o bien porque hayan variado las propiedades de las materias primas. Por lo tanto, lo primero que se debe hacer es verificar los dosificadores para ver si se ha producido alguna variación sustancial en la mezcla (aumento o disminución en % de desgrasante). También deberá comprobarse que el contenido en humedad de la pasta no ha cambiado ostensiblemente.

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Si al verificar la dosificación se concluye que está siendo la programada sería conveniente modificarla en el sentido que corrija el defecto, es decir, si la curvatura en los laterales es convexa convendrá añadir un desgrasante para disminuir la plasticidad de la pasta, por el contrario si la curvatura es cóncava se recomienda aumentar la plasticidad de la mezcla disminuyendo la cantidad de desgrasante. • Actuando sobre los moldes Esta solución es más adecuada puesto que variar la plasticidad o el contenido en humedad de la pasta puede dar otros problemas aunque resuelva las deformaciones. Las correcciones que se muestran en la figura 33 para corregir las deformaciones que aparecen en la figura 32 consistirían básicamente en: − Abrir o quitar los frenos laterales. − Darle mayor conicidad a la placa A. − Aumentar el grosor de los espárragos centrales mediante la insercción de casquillos que los recubran y aumenten la superficie de rozamiento. − Dar mayor altura a los tacos del centro de la pieza con igual fin.

Fig. 33

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En las figuras 34 y 35 pueden verse algunas modificaciones del molde, las cuales pueden resumirse en: - Cierre de los frenos laterales. - Dar mayor entrada a la cara interna de las cuchillas separadoras. - Colocar casquillos en los espárragos de las piezas exteriores. - Dar mayor altura a los tacos que forman las perforaciones de las piezas exteriores.

Fig. 34

Fig. 35

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2.4 LAMINACIONES Defectos que se originan durante la extrusión o el prensado de la pieza al realizar estas operaciones de manera incorrecta, de tal forma que queda aire ocluido en la masa arcillosa, dando lugar a la formación de una estructura hojosa, es decir, capas de material compactado alternadas con capas de aire ocluido. La consecuencia de la existencia de laminaciones es la aparición de exfoliaciones en la pieza cerámica. La pieza, exteriormente, tiene un aspecto normal, pero se advierte la presencia de laminaciones por el sonido apagado al golpear una pieza contra otra, aunque este procedimiento no se debe tomar como definitivo puesto que el sonido apagado de una pieza también puede ser síntoma de una mala cocción. La presencia de laminaciones en una pieza cerámica provoca la disminución de su resistencia mecánica, que se manifiesta sobre todo en la resistencia a la helada, rompiendo la pieza fácilmente según los planos de la estructura laminar.

Fig. 36. Ladrillo con exfoliaciones después del ensayo de heladicidad.

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2.4.1 Origen: la extrusión y el prensado Los principales factores que influyen en la aparición de laminaciones son: •

Existencia de un alto porcentaje partículas finas. La presencia de una excesiva cantidad de partículas de tamaño menor a 40 µm facilita la aparición de la estructura hojosa. Hay que tener en cuenta que cuanto mayor es la superficie específica de las partículas mayor será la cantidad de agua necesaria para la extrusión y el prensado, ya que la compactación de las partículas finas es más difícil. Diversos estudios han demostrado que en una masa con una proporción adecuada de partículas gruesas y finas, los huecos que quedan entre las partículas gruesas son ocupados por las más finas durante el mezclado y homogeneización, dificultando así la formación de laminaciones, ya que el empaquetamiento es más efectivo.

•

Humedad inadecuada. Un porcentaje de humedad en la pasta demasiado bajo facilita la formación de laminaciones, por lo que el contenido en humedad de la pasta tiene que estar muy controlado (experimentalmente se puede conocer el contenido ideal de humedad de una pasta), para minimizar las posibilidades de aparición del defecto.

•

Reposo reducido. La estancia de la materia prima en el pudridero o en los silos durante un periodo de tiempo insuficiente puede provocar que existan diferencias de humedad entre distintas porciones de la materia, facilitando las laminaciones

•

Malas condiciones de la extrusora. Es importante conocer la relación existente entre la profundidad del canal de la hélice y la longitud de paso de la misma; cuanto menor sea esta relación, la tendencia a la formación de exfoliaciones también será menor. La explicación reside en que hélices profundas y de paso corto la masa arcillosa fluye con dificultad sobre la superficie de la hélice dando lugar a la diferente velocidad de flujo en la masa arcillosa dando lugar a la formación de laminaciones. También hay que considerar la relación que existe entre el diámetro de la hélice y el del eje, debiendo oscilar esta relación entre 2,2 y 2,6. Si se supera este valor de 2,6, la arcilla deslizará con mayor dificultad sobre el eje, apareciendo las diferencias de velocidad de flujo en la sección de la masa, con lo que las posibilidades de formación de laminaciones aumentarán considerablemente. La longitud del embudo o vaso expansor de la extrusora es otro de los elementos a

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considerar, puesto que cumple las funciones de eliminación de las laminaciones que se hayan podido formar anteriormente e iguala las velocidades en toda la sección de la masa. La longitud del embudo tendrá que estar en relación con la longitud de paso y diámetro de la hélice, así como con el tipo de arcilla con la que se trabaje ya que, por ejemplo, si se trabaja con arcillas de baja plasticidad y una longitud de paso grande, las espiras de arcilla que salen no llegarán a soldarse si la longitud del embudo no es mayor del diámetro de la hélice, apareciendo entonces laminaciones. Del mismo modo, si se trabaja con arcillas blandas, la unión y soldadura entre las espiras será más rápida, con lo que será conveniente una menor longitud del embudo, ya que, de lo contrario, se puede reducir considerablemente la producción.

Fig. 37 Espiras de hélice que no llegan a soldar y darán lugar a laminaciones

•

Prensado. Un prensado correcto, tanto en tiempo como en forma, contribuye a eliminar la posibilidad de formación de laminaciones, ya que en esta fase se elimina el aire ocluido que no haya sido eliminado durante el vacío. Una velocidad de prensado rápida y un tiempo reducido de ejecución del mismo causarán laminaciones.

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Fig. 38 Teja con exfoliaciones por un incorrecto prensado.

•

Vacío o desaireación. Es necesario lograr una buena desaireación del aire ocluido en la pasta para evitar la formación de laminaciones. Esto se consigue mediante el vacío o desaireación, operación que se realiza en la cámara de vacío, dentro de la extrusora, mediante bombas de recirculación de agua, aceite o bombas de pistón. Pero el vacío alcanzado no solo dependerá de la extrusora, sino también de la superficie específica de los pelets de arcilla y del tiempo de desaireación. Se debe mencionar la advertencia que realizan algunos autores (2) sobre el vacío ya que, según ha demostrado la experiencia, las arcillas medianamente desaireadas (40 – 60% de vacío) presentan una mayor tendencia a la formación de laminaciones que las poco o nada desaireadas (0 – 40% de vacío). Por lo tanto, solamente un buen vacío puede evitar la tendencia a la formación de laminaciones.

•

Cocción. Una cocción suficiente, tanto en tiempo como en temperatura, permite soldar entre sí las diferentes láminas que se hayan podido formar durante la extrusión y/o prensado.

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30.

Fig. 39. Teja mixta seccionada donde se aprecia la estructura homogénea de la misma, producto de una correcta fabricación.

2.4.2 Corrección y prevención •

Usar una pasta con una proporción adecuada de partículas finas, evitando que éstas se encuentren en cantidades excesivas.

•

Realizar los ensayos necesarios para determinar el contenido ideal de humedad de la masa arcillosa.

•

Mantener la pasta en el pudridero o silo el tiempo necesario para una correcta homogeneización de la misma.

•

Procurar que exista una correcta relación entre la longitud y diámetro de la hélice con el eje de la misma.

•

Disponer de embudos de longitud variable para poder situar el molde, según la plasticidad de la masa, en el punto exacto donde se igualan las velocidades de la sección de flujo arcilloso.

•

Realizar un vacío suficiente tanto en tiempo como en forma.

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31.

•

No realizar prensados rápidos ni en velocidad ni en tiempo. Un método correcto consiste en compactar la pieza mediante dos o más golpes, de modo que el primero de ellos se aplique de modo más lento para permitir que el aire salga, siendo aplicado el segundo ya a la presión de trabajo.

•

Verificar que los moldes de la prensa tengan la suficiente holgura como para permitir la salida del aire ocluido.

•

Realizar una cocción a temperatura correcta y tiempo suficiente como para permitir que suelden las láminas que no se hayan podido evitar con las medidas mencionadas.

2.5 REVENIDO Ya se ha comentado en el capítulo de definiciones que no se considera un defecto como tal, pero que puede causar graves problemas que pueden ir desde la pérdida de resistencia en seco de la pieza hasta su total disgregación.

2.5.1 Origen y consecuencias La rehidratación que la pieza seca experimenta en el tiempo que permanece en planta, comienza a su salida del secadero y se prolonga hasta la entrada en el horno, al quedar expuesta a la humedad del ambiente y producirse una readsorción de agua provocada por la menor temperatura que existe en planta respecto del secadero; esto hace que aumente la energía de enlace arcilla-agua, por lo que la humedad de equilibrio se desplaza hacia valores más altos, iniciándose una “captación” de moléculas de agua por parte de la arcilla y que había perdido durante el secado. Las moléculas de agua que la arcilla pierde con mayor dificultad, que son las más próximas a la superficie, son las que recupera con mayor rapidez. El revenido guarda una gran relación con la humedad de equilibrio puesto que el porcentaje de agua de revenido coincide con el de humedad de equilibrio de la pieza cerámica. Por lo general, la aparición de este defecto se suele producir en invierno. Los factores que más influyen en la aparición el revenido son: •

Temperatura. Este factor es el más importante. Cuanto menor sea la temperatura

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32.

en la planta de producción mayor captación de agua se produce, puesto que mayores serán las diferencias de temperatura entre el secadero y la planta, incrementándose la fuerza de enlace arcilla-agua y, por lo tanto, la captación de moléculas de agua. •

Humedad absoluta. A mayor porcentaje de humedad en el ambiente, más rápidamente se producirá el revenido, puesto que aumentará la facilidad de captación de agua.

La mayor rehidratación de la pieza tiene lugar durante los dos primeros días de estar en contacto con la humedad ambiental, ya que puede adsorber hasta el 60% de la humedad correspondiente al equilibrio. Los problemas causados por el revenido vienen motivados porque la rehidratación no se produce al mismo tiempo en toda la pieza, sino que comienza en la superficie y va avanzando lentamente hacia el interior de la misma. Esta rehidratación desigual lleva consigo un aumento del volumen de la pieza, generándose tensiones que, en casos extremos, pueden llegar a provocar la desintegración total de la pieza seca (Fig. 40). También como consecuencia del revenido se produce una pérdida de resistencia en seco del 60% e incluso 80%, considerándose como normal este porcentaje; una pérdida por encima del 80% es sinónimo de una arcilla de alta plasticidad; en casos más extremos se puede producir la disgregación de la pieza

Fig. 40. Desintegración de probetas a causa del revenido.

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33.

2.5.2 Prevención Para evitar los problemas que se pudieran causar por el revenido de la pieza seria conveniente determinar el agua de rehidratación de la arcilla, con el objetivo de que las piezas salgan del secadero con porcentaje de humedad igual e incluso algo superior al mismo, evitando de esta manera un gasto de combustible y secado inútiles. La solución más eficaz para evitar defectos en la pieza durante la cocción a causa del revenido es la de instalar un prehorno donde las piezas, sobre todo las que han permanecido en vía de reserva, pierdan esa humedad que han readsorbido. En la tabla siguiente se refleja el porcentaje de humedad que readsorbe una arcilla tipo a una temperatura de 20ºC y humedad relativa 100%.

Humedad rehidratación (%) 30 50 55 60 65 75

Tiempo (días) 1 2 3 4 10 20 SEMINARIO AGEMAC. Marcelino Fernández

2.6 FISURAS DE FABRICACIÓN Dentro de las grietas y fisuras que se producen en el proceso de fabricación de las piezas cerámicas, hay que distinguir aquellas que se manifiestan durante el proceso de secado de la pieza y las que se forman durante la etapa de cocción.

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34.

2.6.1 Fisuras de secado Son aquellas que se producen por las desigualdades de secado en la pieza, las cuales dan lugar a diferencias de contracción y a la aparición de tensiones que, al superar la capacidad mecánica de la pieza provocan la formación de las fisuras. La aparición de estas grietas puede verse favorecida por la existencia de tensiones en la pieza surgidas durante la etapa del moldeo (Ver capítulo “Deformaciones”). En general, las grietas de secado son de dos tipos: •

Fisuras exteriores: se producen en los bordes de las piezas y son características de piezas realizadas con materias primas de baja plasticidad y escasa cohesión que no soportan las primeras contracciones de secado.

•

Fisuras interiores: se producen en el centro de las caras de las piezas y son características de piezas elaboradas con materias primas excesivamente plásticas, que soportan bien las primeras tensiones de secado, pero en las que por una insuficiente porosidad se retrasa excesivamente el secado del interior de la pieza.

Como se explicará más adelante, el origen de las grietas de secado es debido, en la mayor parte de las ocasiones, a un secado excesivamente rápido. Influyen también otros factores, como la circulación de aire, la colocación de las piezas y los apoyos de las mismas. 2.6.1.1 Fisuras exteriores: origen y prevención. Se producen en los bordes de las piezas, generalmente en la zona central de las aristas, equidistantes de las esquinas, cerrándose según van adentrándose en las caras de las piezas cerámicas. Aparecen en las primeras horas de secado, a veces incluso antes de que las piezas hayan llegado a entrar en el secadero. Su origen se debe a un secado excesivamente rápido, en el cual las zonas exteriores de la pieza se secan antes que las interiores. Esto hace que se comience a producir la contracción de estas zonas sin que todavía se produzca en el interior de la pieza, creándose tensiones de tracción, que si no son excesivamente grandes pueden ser compensadas por deformaciones elásticas, o incluso plásticas, de las piezas. En general, suelen ser compensables diferencias de contracción de hasta el 2%. Sin embargo, con secados muy rápidos las diferencias de contracción y tensiones pueden ser superiores, y

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35.

en arcillas poco plásticas, se puede superar el límite de deformación plástica y producirse la rotura, con la consiguiente aparición de la grieta. Si el secado se produce de una forma mucho más lenta, las diferencias de contracción no tienen porqué llegar a ser tan grandes y, entonces, a pesar de utilizar arcillas poco plásticas, esas diferencias de contracción pueden absorberse con deformaciones elásticas. Este tipo de grietas se producen al principio del proceso de secado.

Fig. 41 Fisura de principio de secado.

Para evitar la aparición de este tipo de grietas, se recomienda el uso de menor cantidad de desgrasante, para conseguir una mezcla con mayor plasticidad. Por otra parte, debe intentarse disminuir las tensiones que se generan en la extrusión igualando la velocidad de flujo arcilloso en toda la sección del mismo. En cualquier caso, disminuyendo la velocidad de secado disminuirá la posibilidad de aparición de grietas. 2.6.1.2 Fisuras interiores: origen y prevención. Se producen en el interior de las caras de la pieza cerámica y serán longitudinales o transversales dependiendo de la zona de la pieza que antes se seque (testas o cantos).

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36.

La forma de las grietas es más abierta en el centro y se cierran según se acercan a las aristas de la cara.

Fig. 42. Fisura de final de secado en ladrillo perforado.

Las grietas se producen cuando el secado es rápido y las zonas exteriores de la pieza ya han contraído, mientras que la zona central comienza el proceso de secado con sus correspondientes contracciones. Al contraer se encuentra que está rodeada de zonas rígidas que han superado ya la humedad crítica, de tal manera que se generan tensiones que pueden superar la resistencia mecánica de la pieza y producir grietas. Las grietas interiores son características de materias primas con elevada plasticidad y se producen en la parte final del secado. Para evitar la aparición de grietas y fisuras interiores durante el proceso de secado se recomienda añadir una mayor cantidad de desgrasante a la mezcla, o extrusionar con vapor de agua, que actuará como desgrasante, además de, como en el caso anterior, disminuir la velocidad de secado, de tal manera que la temperatura sea la misma en toda la pieza y, por tanto, todas las zonas de la misma contraigan uniformemente.

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37.

En cualquier caso, y para que la uniformidad de secado sea grande, se recomienda que las piezas se encuentren suficientemente separadas y haya una gran circulación de aire, siendo especialmente importante cuando se trata de piezas de gran formato, en las que será necesario que el aire fluya por toda su estructura para igualar la temperatura en toda la pieza. Es importante que los apoyos de la pieza sean los mínimos posibles para evitar que queden esas zonas con algo más de humedad que hará que tengan una menor resistencia mecánica.

Fig. 43. Fisura de final de secado en ladrillo hueco.

2.6.1.3 Casos particulares de fisuras de secado •

Ladrillos cara vista

En los ladrillos cara vista, las fisuras se suelen presentar en las testas. A primera vista se puede suponer equivocadamente que se trata de un problema debido a los puentes portamachos, suponiendo que dicha grieta coincida con algún puente. Sin embargo, la causa real radica en diferencias de secado entre la periferia y el centro de la pieza. Las paredes de los tabiquillos interiores, al ser más delgadas, secan más rápidamente que los bordes exteriores, de mayor espesor.

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38.

Las contracciones, por lo tanto, se desarrollan con mayor rapidez en las paredes interiores, dando lugar a tensiones de tracción sobre las paredes exteriores a las que éstas se adaptan mediante deformaciones elásticas y plásticas. Llega un momento en el que finalizan las contracciones interiores mientras continúan en el borde exterior. Éstas, sin embargo, se ven obstaculizadas por el volumen fijo que ha alcanzado el interior de la pieza, lo que provoca tensiones de tracción que dan lugar a la aparición de una fisura exterior que permite al borde de la pieza contraer libremente.

Fig. 44. Fisura de final de secado en ladrillo cara vista.

Para solucionar este problema se debe facilitar el secado de las caras vistas exteriores mediante una ventilación más intensa en dichas zonas. Esto se puede conseguir aumentando la separación entre las testas, reduciéndola entre las caras de corte y ventilando las piezas en sentido paralelo a la tabla en lugar de hacerlo transversalmente a las perforaciones. •

Tejas

Las tejas secan con mayor velocidad por su cara superior curvándose hacia arriba durante las primeras horas de secado.

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39.

Dicha curvatura producirá tensiones de tracción en los cantos de apoyo, tensiones que si superan la capacidad de deformación elástica y plástica de la pasta y su resistencia mecánica, darán lugar a la aparición de fisuras en el faldón de la teja (Fig. 45). La tendencia a la formación de dichas fisuras disminuye a medida que se incrementa la plasticidad de la arcilla, pues aumenta la capacidad de deformación plástica y elástica y la resistencia mecánica de la pieza. Además, disminuye el rozamiento y aumenta la velocidad del flujo arcilloso por los cantos de apoyo de la teja, que son los que soportan las mayores tensiones de secado.

Fig. 45. Curvatura de la teja durante las primeras horas de secado

Para evitar la aparición de las fisuras se debe evitar el que las piezas curven en secado, frenando la cara inferior a la salida del molde, de tal forma que al fluir a menor velocidad, el ordenamiento será menor, lo cual dará lugar a una mayor contracción de secado que se equilibrará con la mayor contracción de la cara superior producida por el secado rápido, evitándose de esta manera la deformación de la pieza. Aparte de esto se debe procurar compensar la mayor velocidad de secado de la cara superior con una ventilación más intensa que la de la cara inferior, cuando esto sea posible. •

Bovedillas

El secado de bovedillas presenta muchas analogías con el de las tejas ya que la cara superior seca también con mayor rapidez que la inferior, dando lugar a deformaciones y tensiones sobre la cara inferior que acaba agrietándose (Fig. 46). En este caso el remedio más eficaz consiste en aumentar la velocidad del aire a través de la pieza, aparte de dar mayor velocidad al flujo arcilloso por la cara problemática a la salida de molde.

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40.

En las bovedillas, además, se pueden producir grietas de secado por un diseño incorrecto del molde. La mayor longitud del arco o arcos centrales, respecto a las caras superior e inferior, da lugar a una mayor contracción de secado en dichos arcos, transmitiendo una tensión de tracción sobre la zona de inserción, que puede llevar a la aparición de fisuras o grietas longitudinales.

Fig. 46. Fisura en la cara inferior de una bovedilla (tercera perforación por la derecha) producida por las tensiones de tracción causadas por un secado más rápido de la cara superior.

2.6.2 Fisuras de cocción Dentro del proceso de cocción también se pueden producir roturas en las piezas cerámicas. Se diferencian en dicho proceso tres “zonas críticas” donde se producen las roturas de las piezas: entre los 500 y 600ºC dentro de la zona de precalentamiento, entre los 800 y 900ºC y, ya dentro de la zona de enfriamiento, entre los 650 y 500ºC. La mayoría de las grietas se producen en las zonas primera y última.

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41.

2.6.2.1 Fisuras de precalentamiento: origen y prevención. Suelen producirse por diferencias de dilatación entre los tabiques interiores y las caras perimetrales de la pieza. En las paredes más gruesas el calentamiento es mucho más lento; en cambio en los tabiques más finos el calentamiento es más rápido y experimentan una mayor dilatación, generando tensiones sobre la pared exterior que acabará fisurándose (Fig 47). Las fisuras de precalentamiento se distinguen de las de enfriamiento por los siguientes caracteres: - La superficie de las fisuras de precalentamiento es áspera y los bordes aparecen dentados. El color de la superficie agrietada es algo más oscuro o de un rojo más vivo que la rotura forzada del mismo ladrillo. - Los granos de arena, chamota, pizarra, etc. que normalmente contiene la arcilla, aparecen intactos sobre la superficie de la fisura, mientras que en la rotura de enfriamiento se encuentran más partidos. Estas grietas se presentan entre los 500 y 600 ºC, porque es precisamente en este intervalo de temperaturas donde las dilataciones son mayores y la resistencia mecánica de la pieza seca es más baja. En esta zona tiene lugar una rápida dilatación de la pieza al transformarse el cuarzo α en cuarzo β Si el contenido de cuarzo en la pieza es elevado y el calentamiento en esta zona es demasiado rápido, se producen entonces una serie de microfisuraciones alrededor de cada grano de cuarzo, afectando a la resistencia de la pieza. Estas microfisuraciones no son visibles a simple vista, pero se pueden detectar por el sonido apagado que se produce al golpear una pieza contra otra. Para evitar la aparición de fisuras de precalentamiento entre los 500 y 600 ºC se recomienda: - Entrar con el material seco y caliento dentro del horno.

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42.

- Acelerar el proceso de calentamiento hasta los 500 ºC y alargar el tiempo de calentamiento entre los 500 y 600 ºC. - Sustituir los desgrasantes silíceos por otros con menor contenido en cuarzo: arenas feldespáticas, basaltos molidos, pizarras molidas, chamota, etc.

Fig 47. Fisura de precalentamiento.

Aparte de las fisuras comentadas hasta ahora, se pueden producir otro tipo de fisuras a la entrada del horno, que no llegan a presentarse como fisuras, sino que aparecen como una serie de microfisuras sobre la superficie de la pieza (Fig 48). La aparición de estas microfisuras se debe a la introducción en el horno del material húmedo y frío. Si esto ocurre, los gases del horno conteniendo humedad y vapores ácidos se pueden enfriar por debajo del punto de rocío de ambos, dando lugar a condensaciones sobre la superficie de las piezas.

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43.

Si la condensación es de humedad, entonces el agua remoja la superficie de la pieza y va penetrando lentamente hacia el interior, hasta producir un aflojamiento de toda la textura, que se manifiesta en pieza cocida por un sonido sordo, una baja resistencia mecánica y toda una red de microfisuras superficiales.

Fig. 48 Microfisuras producidas por condensaciones de humedad a la entrada del horno.

2.6.2.2 Fisuras de calentamiento: origen y prevención Las fisuras en esta fase del proceso de cocción son producidas por la mayor contracción que tiene lugar en las aristas, cantos y testas de la pieza a la entrada en la zona de fuego. En la zona entre 800 y 900ºC, a pesar de que la arcilla se encuentra en un estado piroplástico con gran capacidad de absorber tensiones, se producen contracciones enormes debido al estado de vitrificación del material provocado por la acción fundente del óxido de potasio. El efecto sería el mismo que el descrito anteriormente; si el calentamiento es demasiado rápido, la contracción comienza antes en las partes externas que en las zonas interiores de la pieza, con lo que se generan tensiones que pueden producir grietas que comienzan en las aristas y van cerrándose según van avanzando hacia el interior de la pieza (Fig. 49).

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44.

Para prevenir la aparición de este tipo de fisuras es conveniente: - Hay que aumentar la temperatura de cocción muy lentamente, de tal manera que las dilataciones o contracciones se produzcan a la vez en toda la pieza y, por lo tanto, no haya tensiones que puedan producir fisuras. Un factor importante para conseguir uniformidad de temperatura en la pieza, es que el calentamiento sea correcto. Para esto la temperatura de los gases de salida del horno debe ser de 120ºC o más, de tal manera que se eviten posibles condensaciones en la superficie de las piezas que retarden el calentamiento de las mismas.

Fig. 49. Fisurass de calentamiento.

2.6.2.3 Fisuras de enfriamiento: origen y prevención Se producen en la zona de 650 a 400ºC y son debidas a la contracción del cuarzo libre en sentido contrario al efecto que se produce durante el calentamiento. Las fisuras de enfriamiento comienzan en los bordes exteriores del ladrillo o teja, las superficies de las grietas son más lisas y brillantes que las obtenidas por rotura provocada, los granos de cuarzo, feldespato, cal, etc. están totalmente partidos, lo que las diferencia de las fisuras de precalentamiento, que no se ven a simple vista, y se presentan preferentemente en los laterales del horno.

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45.

Las fisuras de enfriamiento se distinguen fácilmente, debido a que presentan brillo en la superficie de corte cuando se rompe la pieza por el plano de fisuración. Por tanto, en el caso de que la pieza simplemente esté fisurada, se recomienda romperla por la fisura para comprobar si es brillante o no.

Fig. 50. Fisura de enfriamiento: zona más roja y brillante que el resto de la superficie de la pieza.

Para evitar la aparición de fisuras de enfriamiento es necesario: - Que la temperatura en toda la pieza sea la misma, de tal manera que toda la pieza contraiga a la vez y no se produzcan tensiones. - Disminuir la velocidad de enfriamiento a partir del momento en que el material entra en estado elástico, es decir, por debajo de los 650 ºC y, sobre todo entre 600 y 400 ºC si la pieza contiene cuarzo libre. - Sustituir en parte o totalmente el desgrasante silíceo, si se utiliza, por chamota, escoria de alto horno o cenizas volantes.

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46.

-

Trabajar con encañes menos densos, puesto que la velocidad máxima de enfriamiento depende en gran medida de las diferencias de temperatura existentes en la carga y en cada ladrillo individual.

-

Evitar diferencias excesivas entre el volumen del horno y el volumen de la carga que dan lugar a canalizaciones de aire de enfriamiento entre la carga y las paredes del horno.

-

Verificar que no hay grietas en el horno.

2.7 EXPANSIÓN POR HUMEDAD La expansión por humedad (EPH) es la característica que presentan los materiales de arcilla cocida consistente en aumentar sus dimensiones debido a la captación de humedad ambiental. Los productos cerámicos, en el momento en que salen del horno resultan ser materiales totalmente deshidratados y su estructura es fundamentalmente amorfa, dado que la estructura cristalina de los minerales que componían la materia prima ha desaparecido durante la cocción, evolucionando hacia fases amorfas o vidrios de baja temperatura. En estas condiciones, el agua que se readsorbe no tiene espacio en redes cristalinas para alojarse y provoca un aumento del volumen de la pieza. La aparición de este defecto está condicionada por la composición de la materia prima que se utiliza en la fabricación y por el proceso de cocción. La expansión por humedad es un proceso que comienza en el mismo momento en el que la pieza cerámica sale del horno y va evolucionando en el tiempo siguiendo una curva de forma asintótica. La expansión más importante se produce durante los primeros días, suavizándose posteriormente, pero éste no es un comportamiento general, sino que depende de cada materia prima. Existen piezas cerámicas que después de tres años continúan creciendo y otras que prácticamente al año han acabado su proceso de expansión.

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47.

El hecho de que no existan comportamientos generales aplicables a todas las materias primas es una constante en el estudio de la EPH. En los estudios efectuados en el Centro Tecnológico de la Arcilla Cocida se han encontrado métodos para disminuirla y modelos de reacción, pero una de las conclusiones más claras ha sido que cada materia prima precisa un estudio individualizado para conocer su comportamiento.

2.7.1 Origen: materia prima y cocción La composición de la materia prima marca una pauta importante en el comportamiento de la pieza cerámica en lo referente a la expansión por humedad. En general, cuanto mayor sea la tendencia a formar fases amorfas o vítreas, a la temperatura de cocción a la que se fabrican las piezas, mayor debe ser la expansión por humedad de la pieza. Es evidente que la estructura de todas las arcillas se destruye al aumentar la temperatura, transformándose en fases amorfas. Éstas, en general, por aumento de la temperatura van evolucionando hacia la formación de nuevos compuestos silicatados, que vuelven a dotar a la masa cerámica de la cristalinidad que antes tenía. Algunos autores relacionan la presencia de caolinita con unos mayores niveles de EPH sin embargo, en los trabajos efectuados en el CTAC, este hecho no se ha puesto de manifiesto, por lo que se sustenta la opinión es que son otras especies mineralógicas las que marcan la expansión final. El mecanismo según el cual se produce la expansión por humedad consiste en la rehidratación de las fases vítreas y amorfas con la humedad ambiental. Por las experiencias efectuadas (trabajo CTAC) se sabe que este agua de rehidratación se empieza a perder a partir de 250 ºC, por lo que las moléculas de agua entran a formar parte de la estructura con fuertes uniones fisico-químicas, y al no disponer de espacio, como el que hay en una red cristalina, la pieza aumenta de dimensiones. De hecho, cuando este agua se elimina por tratamientos térmicos, la pieza vuelve, con pequeñas variaciones, a su estado inicial. Por tanto, para existir expansión por humedad tienen que existir fases no cristalinas deshidratadas y esto se da en cualquier tipo de arcilla. Sin embargo, hay factores que pueden modificar este comportamiento. Así la presencia de fundentes, contribuirá a que se formen fases no cristalinas con mayor facilidad, por lo que la presencia de feldespatos sódicos debe aumentar la expansión por humedad.

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En los trabajos efectuados se ha comprobado que la presencia de alcalino-térreos, en especial calcio, en una materia prima, hace que la EPH que presenta sea baja. Este hecho es típico de las materias primas cerámicas con carbonatos, especialmente calizas. La presencia de calcio, hace que se evolucione con mayor facilidad hacia la formación de compuestos cristalinos. Así los feldespatos sódicos o potásicos que existieran inicialmente, con la presencia óxido de calcio proveniente de la descomposición del carbonato cálcico, se recristalizan formando oligoclasas y, si existe una cantidad de calcio suficiente, también es posible que se comiencen a formar otras especies cristalinas como gehlenita (aluminosilicato de calcio) o wollastonita (silicato de calcio). Todas estas reacciones están influenciadas por la temperatura; cuanto mayor es la temperatura mayor es la facilidad de que se produzcan. Una vez que existen compuestos cristalinos, el agua de rehidratación tiene espacio para entrar a formar parte de la estructura sin modificar las dimensiones de las piezas. Otro aspecto importante, dado que es bastante habitual en la industria cerámica, es la adición de determinados combustibles orgánicos a la masa cerámica, como puede ser coque de petróleo u orujillos. Los resultados obtenidos en los citados trabajos del CTAC, ponen de manifiesto que existen factores adicionales, como es la posible formación de corazón negro, que hacen que el comportamiento en estos casos sea imprevisible. Por ello se recomienda efectuar pruebas previas para conocer el efecto que sobre la expansión por humedad tiene la adición de combustibles orgánicos a la masa cerámica. En resumen, por todas las experiencias efectuadas, queda claro que cada materia prima cerámica debe ser estudiada por separado y debe adecuarse de forma individualizada para minimizar la expansión por humedad. La cocción también juega un papel muy importante; curiosamente, la temperatura a la que se cuecen las piezas cerámicas en cada una de las empresas fabricantes, suele coincidir con la temperatura a la que se obtiene una EPH máxima. La evolución de la EPH con la temperatura máxima de cocción es uno de los pocos comportamientos, en el estudio de la expansión por humedad, que puede generalizarse; así la EPH aumenta con la temperatura de cocción hasta un valor máximo, que suele coincidir con la temperatura que se utiliza habitualmente para cocer esa pasta cerámica, disminuyendo a partir de ese valor máximo al seguir aumentando la temperatura.

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El aumento inicial de la EPH con la temperatura, es debido a que se van destruyendo las especies cristalinas formándose una masa amorfa o vítrea. Cuando este proceso se ha producido en su totalidad se alcanza el punto de máxima EPH. Posteriores aumentos de la temperatura provocarán que se produzcan recristalizaciones y, por tanto, la disminución de la expansión por humedad.

Fig. 51. Expansión por humedad de dos ladrillos insuficientemente cocidos.

2.7.2 Consecuencias: Fisuración en muros La expansión por humedad de las piezas cerámicas ya colocadas en la fábrica puede provocar la aparición de grietas y fisuras verticales y horizontales, dándose esta situación tanto en los muros de carga como en los cerramientos colocados sobre estructuras metálicas y de hormigón. El origen de estas grietas se debe tanto a la naturaleza del ladrillo, comentada anteriormente, como a la disposición constructiva y puesta en obra. En la parte baja de los lienzos de ladrillo es donde se evidencia con mayor claridad la expansión por humedad, justo encima de la barrera impermeable.

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Si estos muros son de considerable extensión y tienen coartado su movimiento longitudinal por estar embebidos entre los soportes de una estructura o cualquier otra causa, a ambos lados, se producirá un abombamiento en el centro de la fábrica hacia su cara externa, que si llega a superar la carga de rotura del muro, dará lugar a la aparición de la grieta siguiendo una trayectoria vertical. Se han dado algunos casos extremos en los que las grietas han alcanzado toda la altura libre de la fábrica e incluso han aparecido las grietas antes de terminar la obra. En el caso de que el movimiento esté coartado por dos forjados, el abombamiento que se producirá dará lugar a una grieta horizontal aproximadamente en la altura media del muro. Si no tienen coartado su movimiento en toda su longitud o solo lo tienen en uno de los extremos, tienden a acusar la expansión en las esquinas, apareciendo las grietas en el lado no impedido.

Fig. 52 y 53. Grietas provocadas por la expansión por humedad que aparece por encima de la barrera antihumedad. En la imagen de la derecha se observa además como los ladrillos situados en las hiladas inferiores a la barrera impermeable presentan degradaciones por la humedad.

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En los muros realizados con bloques machihembrados con junta vertical seca se minoran estas lesiones, puesto que la existencia de machihembrados en los bloques actúa como junta de dilatación y absorbe el crecimiento que experimentan las piezas. Las bovedillas también suelen acusar la expansión una vez colocadas en el forjado, especialmente si presentan la cara inferior descubierta, al tener impedida la expansión en su cara superior, llegando en casos extremos a desprenderse la cara inferior de las mismas.

2.7.3 Prevención •

En fabricación. La mejor medida preventiva para disminuir la EPH es el estudio minucioso de la materia prima que se utiliza y del proceso de elaboración de las piezas, pudiendo determinar entonces las modificaciones a realizar. En el Estudio de Métodos para Minimizar la Expansión por Humedad del Centro Tecnológico de la Arcilla Cocida se concluye que la adición de carbonato cálcico es el método más efectivo para disminuir la expansión. Sin embargo, el comportamiento y efectividad no es el mismo en todas las pastas cerámicas. Por ello es necesario estudiar individualmente cada caso. Como norma general se puede decir que las adiciones más efectivas de carbonato cálcico son las que están comprendidas entre el 1 y el 5%, dado que la disminución de la EPH no es lineal y cantidades superiores del aditivo no aseguran una disminución mayor de la EPH. Además, grandes cantidades de carbonato cálcico podrían influir en el color y en la resistencia mecánica de las piezas. Adiciones de wollastonita o carbonato de magnesio también contribuyen a reducir la expansión por humedad, pero con peores rendimientos que el carbonato cálcico. La adición de sustancias combustibles de naturaleza orgánica, como son el coque de petróleo o el orujo de aceituna, pueden originar variaciones en la expansión por humedad tanto al alza como a la baja, por lo que no se recomienda su uso sin una prueba previa a su introducción en el proceso de fabricación. En cuanto a las curvas de cocción, como norma general, se recomienda aumentar temperaturas de cocción y tiempos de estancia a temperatura máxima.

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A la vista de todo lo comentado, es muy importante determinar experimentalmente, para cada tipo de material, el valor de su expansión natural, con objeto de poder valorar la influencia que pueda tener el tiempo transcurrido entre la fabricación y puesta en obra en la expansión que experimente la pieza. •

En muros y forjados. Para evitar problemas de expansión por humedad en muros y forjados se debe: − Aunque se conozca, por haberlo determinado experimentalmente, el valor de la expansión natural en el tiempo para cada tipo de pieza, resulta conveniente colocar en obra, con carácter general, los ladrillos y bovedillas una vez haya pasado, al menos, dos semanas desde su fabricación, ya que como se ha comentado la mayor expansión tiene lugar en los primeros días. − Colocar juntas, en el caso de quedar impedido el movimiento de los muros, entre ellos y los elementos que puedan coartar el movimiento.

Fig.54. Los ladrillos rompen por la junta de dilatación debido a la excesiva distancia que existe entre estas.

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2.8 EFLORESCENCIAS Aunque se define de forma genérica como todo depósito salino que aparece en la superficie de una pieza cerámica, se denominarán, siendo más rigurosos, de distinta manera dichos depósitos según el momento y lugar de la pieza en el que se produzca su aparición. La influencia de estos defectos en las piezas cerámicas suele ser casi siempre la pérdida de calidad estética de las mismas, aunque en algunos casos también puede afectar a su durabilidad. Según el lugar de su aparición se pueden clasificar del siguiente modo:

Secado - Fabricación

Velos Cocción

Florescencias

Eflorescencias Criptoflorescencias(1)

- Edificación Manchas2 (1)

Se desarrolla un capítulo específico dedicado a las mismas.

(2)

No se consideran eflorescencias como tal, pero resulta conveniente tratarlas dentro de este capítulo por la analogía que presentan con éstas.

Del mismo modo las sales que dan lugar a la aparición de velos y florescencias pueden proceder de: - Mortero

Agua amasado Árido Cemento Aditivos Materias primas

Sales solubles Sales insolubles

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- Ladrillo

Por reacción química con los gases Formadas durante el secado Por interacción de los componentes de las materias primas y/o la cocción Agua de moldeo

- Interacción ladrillo-mortero - Terreno - Ambiente Es lógico pensar que cuanto mayor sea el contenido en sales de la materia prima mayor será el riesgo de aparición de velos y eflorescencias, pero es muy difícil, por no decir imposible, determinar de forma exacta la posibilidad de aparición de las mismas en la pieza cerámica ya que entran en juego una combinación de múltiples elementos que favorecen o dificultan su aparición y que se explicarán al hablar de procesos. En la mayoría de los casos, las sales solubles se encuentran en forma de sulfatos de sodio, potasio, magnesio y calcio, aunque también aparecen sales en forma de carbonatos, cloruros y otro de tipo de sulfatos. Generalmente, todos los sulfatos son susceptibles de dar lugar a la aparición de eflorescencias. No todas las sales que dan lugar a la aparición de eflorescencias están presentes en la arcilla en forma soluble, como se verá más adelante. También otros sulfatos y sulfuros insolubles, como la pirita, juegan un papel importante por las reacciones que se pueden dar durante los procesos de fabricación y que dan lugar a la aparición de sales que no existían como tales en la materia prima.

2.8.1 Eflorescencias en fabricación: Velos Se denominan velos a los depósitos salinos que se forman en las piezas cerámicas durante su fabricación.

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Se clasifican en: − Velos de secado: Son los que se forman por el secado al aire libre de las arcillas que no han sido moldeadas aún. − Velos de secadero: Son los que se producen durante el proceso de secado de las piezas cerámicas, después de haber sido moldeadas. − Velos de horno: Se definen como los velos que se forman durante el proceso de cocción, ya sean velos de secadero que se consolidan y se hacen permanentes por el ambiente y las condiciones térmicas determinadas de la cocción, o velos que se forman durante la propia cocción por la condensación de gases sulfurosos sobre la superficie de la pieza. Estos velos que se consolidan o forman durante la etapa de cocción son extremadamente difíciles de eliminar. Es muy importante tener en cuenta que el momento o lugar del proceso de fabricación donde tiene lugar la aparición del velo no significa que el origen del mismo haya tenido lugar en esa fase, puesto que en la gran mayoría de los casos el origen suele estar mucho más atrás, incluso en la cantera. De la misma forma se puede dar que un velo aparecido en una fase del proceso de elaboración desaparezca en otra fase, como puede ser el caso de velos de secadero que son enmascarados durante la cocción por la atmósfera del horno. De todas formas, antes de entrar en el estudio más detallado de los velos conviene conocer las sales que puede tener la materia prima y que de una manera u otra van a ser las causantes de la aparición de los velos. 2.8.1.1 Sales de la materia prima El porcentaje de sales solubles varía según el tipo de pasta utilizada en la fabricación. Por lo general, las arcillas caoliníticas contienen bajos porcentajes de sales solubles ya que han estado sometidas a un proceso de lixiviado por el agua de lluvia; las illíticas, en cambio, suelen ser más ricas conteniendo cantidades hasta el 8 %. Pero no hay que considerar únicamente las sales que se pueden presentar como impurezas en la arcilla, también hay que considerar las sales que pueden provenir tanto del desgrasante como del agua utilizada en la fabricación. Como ya se ha indicado, hay determinadas sales insolubles que durante el proceso

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de cocción pueden solubilizarse y dar lugar a velos de horno. Por ejemplo, compuestos de vanadio. 2.8.1.2 Velos que se forman durante el secado Los velos que se forman durante la fase de secado se suelen presentar en forma de manchas blanquecinas a la salida del horno. No es fácil distinguirlos a la salida del secadero puesto que presentan un tono blanco-grisáceo, sobre el fondo gris del ladrillo seco, por lo que para poder apreciarlos será necesario fijarse en aspectos como: •

Los bordes de las manchas se corresponden con los soportes del secadero.

•

Existen huellas del operario que manipuló la pieza a la salida de la galletera (Fig 56).

Fig. 55. La pieza “A” se ha secado lentamente, mientras que la pieza “B” ha sido secada en secadero rápido

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Fig. 56. Velos de secado que reproducen las huellas digitales del operario.

Los velos de secadero pueden formarse por: •

Sales solubles presentes en la materia prima como impurezas y que son arrastradas hacia el exterior en el proceso de secado debido a la evaporación.

•

Reacción de carbonatos presentes en la arcilla con los gases sulfurosos que puede haber en el secadero cuando se usan los humos del horno directamente en el secadero, en contacto con las piezas en verde, siempre y cuando el combustible utilizado para la cocción sea fuel-oil.

Los sulfatos de calcio y magnesio presentes como impurezas en la arcilla son los que forman con mayor frecuencia los velos de secadero. Además presentan el peligro de transformarse en velos permanentes al entrar en el horno por tener un punto de fusión muy alto. Para que se produzca el arrastre de sales solubles desde el interior de la pieza hacia el exterior, es necesario que la pieza contenga una cantidad de humedad superior a la de su punto crítico, es decir, que haya evaporación de moléculas de agua libre de la arcilla, evaporación que se realiza en la superficie de la pieza. A partir del punto crítico se empieza a evaporar el agua ligada a las partículas arcillosas de la pieza y dicha evaporación ya no tiene lugar en la superficie de la misma sino en el interior de los capilares, por lo que no se produce el arrastre y depósito de sales solubles en la superficie sino que éstas recristalizan en el interior de la pieza.

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La formación de velos por reacción de los carbonatos presentes en la materia prima con los gases sulfurosos tiene lugar cuando los óxidos de azufre que contienen los humos se condensan sobre la pieza que entra fría en el secadero, en forma de ácido sulfúrico, reaccionando con los carbonatos que contiene la pieza dando lugar a la aparición de sulfatos y, en consecuencia, de velos. Esta reacción puede tener lugar incluso cuando la humedad de la pieza es inferior a la humedad crítica. Para saber la procedencia de las sales que forman el velo del secadero se procede a observar la pieza detenidamente, si se observa que el velo aparece en las zonas donde la evaporación es más rápida (vértices, aristas, resaltos texturales) el velo es debido a la existencia de sulfatos solubles en la materia prima. Si el velo formado es más uniforme y aparece en las superficies que han estado más expuestas durante el secado, el velo es debido a la formación de sulfatos, de calcio o de magnesio por condensación. Se puede dar el caso de que aparezcan en la pieza ambas situaciones. En el CTAC se realizó un estudio sobre la influencia que tiene la velocidad de secado en la aparición de velos. Para ello se trabajó con losetas fabricadas por extrusión a vacío, secándolas en distintas condiciones de temperatura y velocidad de circulación del aire. Posteriormente, se cocieron en las mismas condiciones en horno eléctrico. Al observar las piezas cocidas se comprobó que aquéllas que habían sido secadas en condiciones más extremas (mayor temperatura y circulación del aire) presentaban un velo más intenso. Por lo tanto, se puede concluir que el secado rápido de las piezas facilita la aparición de los velos de secadero.

Secado a tª ambiente

40º C y velocidad de aire baja

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59.

40º C y velocidad de aire alta

75º C y velocidad de aire baja

75º C y velocidad de aire alta

90º C y velocidad de aire alta

Fig. 57 a 62. Evolución de los velos de secado con la temperatura. En las seis figuras de arriba se puede observar como a medida que se aumenta la velocidad de secado de las piezas aumenta también su tendencia a formar velos.

2.8.2 Velos que se forman durante la cocción Aparecen como manchas blancas sobre las piezas cocidas, aunque en algunos casos se muestran como amarillentos o rosáceos; son mates y de aspecto seco, que no desaparecen al frotar, siendo prácticamente imposible su eliminación. Están formados por compuestos que mantienen su cristalinidad a las temperaturas de cocción de las piezas. Su formación se debe a: •

La reacción de las sustancias que componen el velo de secadero y la masa arcillosa.

•

La condensación de humos sobre las piezas al principio de la cocción, por estar la temperatura de salida de humos de la chimenea por debajo del punto de rocío de los mismos, formándose ácido sulfúrico que dará sulfatos con los elementos de la arcilla, de forma análoga a lo que podía ocurrir en el secadero.

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•

Descomposición de elementos sulfurosos presentes como impurezas en la pasta arcillosa (como las piritas), que desprenden gases sulfurosos que quedan retenidos en la pasta y actúan de la misma manera que los gases de condensación, reaccionando con los carbonatos y dando nuevos sulfatos.

Por lo general, la cantidad de azufre de un velo de horno es menor que la de un velo de secadero, aunque el de secadero sea menos visible, puesto que durante la cocción parte del azufre se escapa en forma gaseosa.

Fig. 63. La cocción de la pieza “B” se hizo con la zona de entrada del horno por debajo del punto de rocío de vapores ácidos, dando lugar al velo. Con la pieza “A”, en cambio, se trabajó con la temperatura por encima de dicho punto y no aparece velo.

2.8.2.1 Prevención de la aparición de velos de secadero y de horno

La formación de velos en los ladrillos se puede evitar de dos maneras: •

Añadiendo a la masa arcillosa compuestos que reaccionan con las sales solubles de tal forma que las insolubilizan.

•

Provocando la concentración en superficie de sales solubles muy fusibles (alcalinas) para que reaccionen con las sustancias formadoras de velo, y que den lugar a películas muy poco visibles.

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Pero la primera medida preventiva que se debe hacer siempre es seleccionar las arcillas, desgrasantes y aditivos de manera que se tenga controlada la cantidad de compuestos susceptibles de formar velos para actuar de la forma más conveniente. a) Adición de carbonato de bario Es el método más utilizado para evitar la aparición de velos de sulfato cálcico y magnésico, puesto que reacciona con ellos dando lugar a sustancias insolubles. Los carbonatos de calcio y magnesio y el sulfato de bario resultante de la reacción del carbonato de bario con los sulfatos son insolubles, por lo que no podrán ser arrastrados por el agua durante su evaporación a la superficie de la pieza y, por tanto, no formarán velo. CaSO4 + BaCO3

MgSO4 + BaCO3

CaCO3 + BaSO4

MgCO3 + BaSO4

La cantidad de carbonato de bario que se debe añadir suele estar alrededor de los 5kg por tonelada de arcilla seca, dependiendo de la cantidad de sulfatos solubles que contenga dicha arcilla y de la reactividad del carbonato de bario; también estará en función de su granulometría y su grado de dispersión en la masa arcillosa, pero siempre se debe añadir una cantidad superior a la necesaria teóricamente puesto que parte del carbonato no reacciona al no mezclarse lo suficientemente bien con la pasta. Hay casos excepcionales, como algunas arcillas de Alicante, que necesitan hasta 15 y 20 kg de carbonato de bario por tonelada de arcilla. La adición del carbonato de bario se debe realizar en el proceso de molienda y nunca antes de entrar la arcilla en el silo o pudridero, puesto que si se añade antes de su entrada al mismo el carbonato reacciona inmediatamente con el sulfato disuelto, se disuelven en agua nuevas cantidades de sulfato cálcico que volverán a reaccionar con el bario, repitiéndose este proceso hasta que reacciona todo el bario añadido por lo que quedarán sulfatos solubles sin reaccionar y el tratamiento resultará nulo.

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Es recomendable que el carbonato de bario se añada en solución acuosa, de manera que se consiga una distribución del mismo dentro de la masa arcillosa de manera más homogénea. b) Adición de cloruro de bario Es mucho más soluble que el carbonato de bario, por lo que se podría suponer que es más efectivo para combatir la formación de velos, pero no es así puesto que su elevada solubilidad hace que se movilice con mucha facilidad y por sí mismo sea capaz de formar velo de secadero susceptible de consolidarse como velo de horno muy visible si se añade en exceso. c) Gases Para evitar que se formen velos de horno por la condensación de gases sobre la superficie de las piezas, se deberá mantener en todo momento la temperatura de salida de humos de la chimenea superior a la de rocío de los gases, por lo general 120º C.

2.8.3 Eflorescencias en edificación Las eflorescencias son depósitos salinos que se forman en la superficie de las piezas cerámicas por la cristalización de sales en las que el agua ha actuado como disolvente y vehículo de transporte de las mismas. Las causas que provocan la aparición de las eflorescencias hay que buscarlas tanto en los componentes del muro, es decir, ladrillos y mortero, como en las posibles interacciones entre ambos. Además, también tendrán una mayor o menor influencia en la aparición de la mismas, dependiendo de sus características, el tipo de suelo, la forma de ejecución de la obra y los factores climáticos. Por lo tanto, no se puede achacar la aparición de eflorescencias a un solo factor o componente, sino que siempre son resultado de la combinación de varios. La principal consecuencia de la aparición de eflorescencias en las fábricas de ladrillo es la pérdida de la calidad estética por el aspecto de suciedad de la fábrica que provocan, lo que repercute en su valor comercial, aunque, en determinados casos extremos, dependiendo del tipo de sal que produzca la eflorescencia, pueden provocar una erosión

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superficial de las piezas y degradaciones microestructurales en las zonas próximas a la superficie. El deterioro que produzcan en la fábrica las sales dependerá en gran medida de la calidad del ladrillo; un ladrillo de buena calidad será mucho más resistente a la erosión de las sales. Si las sales que provocan la aparición de la eflorescencia proceden del terreno las consecuencias pueden llegar a ser mucho más graves, puesto que esto supone un aporte continuo y permanente de sales que dará lugar a un progresivo deterioro de la fábrica. 2.8.3.1 Proceso de aparición El proceso de aparición de eflorescencias comienza con la entrada de agua en el ladrillo (lluvia, capilaridad, condensación, roturas, etc.) que disuelve las sales que hay en el interior del mismo. Incluso el agua que penetra puede llevar por sí misma sales disueltas u otros elementos que reaccionan con componentes del ladrillo formando sales. Al producirse el fenómeno de evaporación el agua arrastra hacia el exterior de la cara vista del ladrillo las sales disueltas, cristalizando a medida que se va perdiendo agua ya que la solución se satura y elimina sales hasta volver a equilibrarse. Estas sales recristalizan en la superficie apareciendo así las eflorescencias. En el caso de que la recristalización no tuviese lugar en la superficie sino en el interior de la pieza se formarían criptofloresecencias, de las que se hablará más adelante. Resulta infundado achacar directamente al ladrillo la aparición de eflorescencias en fábrica, (“es el elemento que más superficie ocupa de la fábrica”), ya que se ha demostrado que ladrillos ensayados en el laboratorio sin dar muestras de eflorescencias, cuando son puestos después en contacto con ciertos tipos de morteros, resultan eflorescidos. Esto se puso de manifiesto en un estudio efectuado por Hispalyt (3). Se utilizaron ladrillos calificados, según la norma UNE 67-029-95 como “ligeramente eflorescidos”. Los ladrillos se rellenaron con mortero de cemento de 12 fabricantes diferentes, confeccionando el mismo con arena lavada y agua destilada. Tras un periodo de 28 días se observó una notable diferencia entre los resultados del ensayo sobre el ladrillo y los que se obtuvieron del ensayo ladrillo-mortero, ya que, en el 70% de los casos, el comportamiento del conjunto ladrillo-mortero empeoró obteniendo calificaciones de “eflorescido” y “muy eflorescido”. Las diferencias obtenidas entre los dos ensayos indican la influencia que el cemento puede tener en el proceso de formación de eflorescencias en las fábricas de ladrillo.

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Como se ha comentado, el problema de las eflorescencias, en principio, es un problema estético más que estructural, que suele aparecer en primavera principalmente y que desaparece de forma natural en un periodo de tiempo que no suele ser mayor de 3 años, debido a los ciclos de humectación-secado. El problema se presenta realmente cuando, pasado este periodo de tiempo habitual para su desaparición, persiste la presencia de eflorescencias de forma relativamente continua, ya que entonces éstas no tendrán su origen ni en el ladrillo ni en el mortero, sino que estarán provocadas por un aporte continuo de agua y sales procedentes del terreno, en este caso de muy complicada solución y puede afectar a la durabilidad del ladrillo ya que estas sales son inagotables, y el lavado de la fábrica, ya sea por el agua de lluvia o por otros medios, no conseguirá la desaparición de las mismas. La desaparición de la eflorescencia casi nunca se produce porque la totalidad de las sales que tenía el ladrillo o mortero hayan sido arrastradas al exterior y posteriormente lavadas, puesto que una determinada cantidad de sales queda oculta en el interior del mismo a una profundidad a la que ya no puede penetrar el agua desde el exterior (siempre y cuando no existan fisuras u oquedades en la fábrica). Esta es la razón por la que en muchas fábricas, donde habían desaparecido las eflorescencias, al producirse la rotura de una tubería o cualquier otro tipo de humedad que ocasiona una mojadura importante en la cara interior de la fábrica, vuelve a aparecer la eflorescencia. Esas sales que habían quedado en el ladrillo son ahora disueltas y arrastradas por el agua que ha penetrado por la cara interior y que evapora por la cara vista (la cara de evaporación) produciéndose así la recristalización de sales y la correspondiente eflorescencia. En resumen, para que existan eflorescencias es necesario: •

Existencia de sales solubles.

•

Presencia de humedad capaz de disolver dichas sales.

•

Disolución, transporte y recristalización de las sales en la cara vista del ladrillo.

Además de estos elementos considerados necesarios para la aparición de eflorescencias, en el proceso de aparición de las mismas intervienen otros factores que se pueden clasificar en físicos, químicos y ambientales.

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a) Factores físicos Las variables físicas tanto externas como internas del ladrillo tienen un valor trascendental para la comprensión del fenómeno de la eflorescencia. -

Temperatura y cantidad de agua Son dos factores muy importantes a la hora de analizar las eflorescencias, puesto que los mecanismos de cristalización de las sales son la evaporación y el enfriamiento. Cuanto mayor sea la temperatura del agua mayor es la solubilidad de las sales; a medida que el agua se enfría la solubilidad va disminuyendo y, por lo tanto, las sales comienzan a recristalizar, apareciendo así la eflorescencia. Del mismo modo una cierta cantidad de agua disuelve una determinada cantidad de sales hasta su saturación, cantidad que variará según el tipo de sal; si dicha cantidad de agua comienza a disminuir por efecto de la evaporación, se producirá la cristalización de una cantidad de sales para volver al equilibrio, apareciendo de este modo la eflorescencia. -

Absorción de agua La capacidad de absorción de agua de la fábrica, aparte de influir sobre la velocidad de los procesos de difusión que tienen lugar en el interior del ladrillo, condicionará también la mayor o menor concentración de sales que puede alcanzar la solución capilar. La capacidad de absorción influye sobre el tiempo que tarda en pasar el agua a través de la pieza. Por lo tanto, los ladrillos que poseen gran absorción de agua eflorescen más rápidamente que los de baja absorción, ya que será más fácil que el agua llegue a las sales y las disuelva.

-

Cantidad y distribución de sales. Es importante saber la cantidad de sales que contiene el ladrillo. Pero aunque las sales representan en peso una cantidad de varias partes por mil respecto del ladrillo, las eflorescencias que aparecen en fábrica representan millonésimas partes del peso total de la misma. Por ello se puede sacar como conclusión que sólo entra a formar eflorescencia una pequeñísima parte de las sales existentes.

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Hay que considerar que no existe relación directa entre las cantidades de las distintas sales que están presentes en la composición del ladrillo y las que aparecen en las eflorescencias del mismo.

Sales extraídas del ladrillo

Eflorescencias del ladrillo

En el estudio realizado por E. Schmidt (4) se pone de manifiesto que no existe relación directa entre las sales que están presentes en la composición de ladrillos y las que aparecen en las eflorescencias, puesto que en los ladrillos el Calcio (Ca) representa un 70% del total de sales, mientras que en las eflorescencias el 70% de las sales están formadas por Sodio (Na), Potasio (K) y Magnesio (Mg). La explicación a este fenómeno es que no todas las sustancias eflorescen con igual facilidad ya que el sulfato sódico (Na2SO4) y potásico (K2SO4) lo hacen con mucha más facilidad que el cálcico, debido a que estos sulfatos son mucho más solubles que el Ca y son lavados hacia el exterior de manera más fácil. En este estudio se consideran únicamente las eflorescencias provocadas por las sales que contenía el ladrillo, excluyendo cualquier otro elemento susceptible de aportar sales. La distribución que presentan en el interior del ladrillo las sales solubles también tiene influencia en la aparición de las eflorescencias. Gran parte de los sulfatos se han originado, al menos en parte, por la reacción de los gases sulfurosos del horno y los componentes de la arcilla, por lo que se supone que

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habrá una mayor concentración de sales en la superficie que en el interior y, por lo tanto, mayor facilidad de aparición de eflorescencias. Esta diferencia es más acusada en ladrillos calcáreos de cocción blanca o amarillenta. -

Evaporación El lugar por donde tenga lugar la evaporación es muy importante para la aparición de eflorescencias. Es fundamental conocer la manera de mojado de los ladrillos previa a la puesta en obra, es decir, si se ha mojado por completo o no ya que si el agua entra por la misma cara que por la que evaporará (flujo de ida y vuelta) la eflorescencia es menos probable que si el mojado se hace por las otras caras. Si el agua entra por la cara de evaporación va disolviendo las sales que se encuentra en los capilares a medida que va avanzando hacia en interior del ladrillo. Las siguientes porciones de agua que penetran encuentran cada vez menos sales que disolver, estando la solución cada vez más diluida. Al ser lentos los fenómenos de difusión en los capilares, es muy difícil que se logre una homogeneización de concentración de la solución. Si el secado y evaporación comienzan antes de que esto se produzca, la solución próxima a la cara externa estará muy diluida y podrá recorrer grandes distancias hasta que se produzca la saturación, quedando el depósito oculto y no manifestándose eflorescencias. En el caso contrario, la solución más concentrada estaría más próxima a la cara de evaporación, por lo que al producirse la evaporación la solución llegaría al exterior prácticamente saturada y la cristalización comenzaría al poco de iniciarse el secado, depositándose las sales en el exterior y apareciendo así las eflorescencias. Esta es la principal razón por la que aparecen eflorescencias en las fábricas recién terminadas. Los ladrillos son mojados por todas sus caras antes de su puesta en obra y el secado, después de ejecutar la fábrica, se realiza por una sola cara, la cara vista. Además, la velocidad de evaporación del agua generalmente es mayor en la superficie del ladrillo que en la del mortero, favoreciendo el establecimiento de un flujo de evaporación de sentido único. La humectación de los ladrillos, antes de su puesta en obra, ha sido tema de discusión durante muchos años.

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B. Butterwoth (5), en un estudio realizado sobre manifestación de eflorescencias en fábrica de ladrillo extraía como conclusión: • Hay que mantener la obra de ladrillo todo lo seca posible mientras dure la construcción. • No hay que mojar los ladrillos antes de colocarlos, salvo que tengan una absorción muy grande o una superficie muy empolvada. • Si se moja el ladrillo, el mojado ha de ser breve. En cambio, el informe realizado por HISPALYT e INCE en 1985 (6), daba conclusiones contrarias a este estudio. En este informe, después de los ensayos realizados, se afirmaba la gran importancia que tiene la adecuada humectación del ladrillo antes de su puesta en obra; con ello se evita que el mortero se deshidrate por la succión excesiva por parte del ladrillo, lo que procvoca el paso de gran cantidad de álcalis del mortero al ladrillo, y que se produzcan fallos de adherencia entre ladrillo y mortero apareciendo así oquedades que permitan la penetración de agua al ladrillo por una cara distinta a la de evaporación, favoreciendo de este modo la aparición de eflorescencias. La experiencia ha demostrado que las conclusiones del informe de HISPALYT son las más acertadas, aunque desgraciadamente no sea una práctica habitual en obra la humectación de los ladrillos antes de su colocación. b) Factores químicos -

Contenido en sales del ladrillo Si las arcillas utilizadas como materia prima contienen pirita, la aparición de eflorescencias es más probable, puesto que por descomposición y transformaciones puede dar lugar a la aparición de sulfatos. También es importante la interacción ladrillo-mortero, ya que debido a la reacción química de intercambio entre mortero y ladrillo, el hidróxido de calcio hace que el contenido de sulfatos alcalinos del ladrillo aumente.

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-

Sales contenidas en el mortero Las sales solubles aportadas por los morteros también hay que tenerlas muy en cuenta, ya que también son origen de eflorescencias tanto en el ladrillo como en la propia junta de mortero.

Fig. 64. Eflorescencias en las juntas de mortero recién ejecutada la fábrica.

Los morteros contienen especialmente álcalis, como pueden ser los hidróxidos de sodio y potasio. El cemento portland suele tener gran cantidad de sulfatos susceptibles de migrar hacia el ladrillo cuando este ejerce la succión de la pasta. Además, en presencia de sulfato cálcico, como pueden ser morteros de cemento hidráulico, y humedad de la fábrica, es muy probable que se forme thaumasita o etringina, que constituyen el ataque por sulfatos más importante. La etringita es sulfoaluminato cálcico que incorpora 32 moléculas de agua como consecuencia de la reacción química que se produce entre los sulfatos cálcicos del cemento portland y el yeso, con el consiguiente aumento de volumen, provocando la degradación del ladrillo y mortero, fenómeno que se ve favorecido si estos materiales son de baja calidad.

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Fig. 65. Arranque de muro en el que se observan los ladrillos degradados y el mortero que se ha perdido en su totalidad por la acción de la thaumasita. El zócalo de granito, que actúa como barrera hídrica, agrava el problema.

-

Sales procedentes del exterior Sales que pueden provenir tanto del suelo transportadas por la humedad capilar como de sustancias transportadas por el aire (nieblas marinas que transportan cloruros, la lluvia ácida) y otras sustancias que pueden ponerse en contacto accidentalmente con el ladrillo. También debemos tener en cuenta los posibles elementos como hidróxidos, sulfuros, etc. que hay en el ambiente y pueden reaccionan con componentes del ladrillo y formar sales.

c) Factores ambientales La contaminación atmosférica y las variables meteorológicas como son pluviosidad y humedad ambiental, ciclos térmicos, viento y sol, pueden llegar a tener gran influencia en la aparición y evolución de las eflorescencias. Las eflorescencias formadas por la influencia de nieblas marinas suelen estar compuestos por distintos tipos de cloruros.

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La lluvia ácida se origina a partir del anhídrido sulfuroso que puede haber en el ambiente (contaminación atmosférica), que, en presencia del oxígeno atmosférico y del agua, produce ácido sulfúrico el cual, arrastrado por la lluvia, es llevado hasta la fábrica, donde reacciona con los componentes del ladrillo y mortero produciendo a su vez sulfatos que darán lugar a la aparición de la eflorescencias. Esta lluvia ácida provoca el envejecimiento prematuro de las fábricas de ladrillo, dado que: -

Su renovación es continua a partir de las emanaciones de la industria y del tráfico rodado.

-

Su concentración ácida aumenta a medida que se produce la evaporación.

-

Tiene un fuerte carácter ácido y presenta gran afinidad por el hierro y el calcio, que son constituyentes del ladrillo.

d) Factores constructivos Se entiende por factores constructivos todos aquellos referentes a la orientación de fachadas, impermeabilizaciones y protecciones, calefacción del edificio, etc. y que, de forma indirecta, pueden influir en la formación de eflorescencias. Una vez analizados todos estos factores se puede afirmar que: − La eflorescencia es un fenómeno que no se produce sistemáticamente en todas las ocasiones en que pueden existir condiciones para su aparición. − Para que se produzca es necesario la existencia de sales susceptibles de ser disueltas en presencia de agua, la presencia de una cantidad de humedad suficiente para que se produzca la disolución de sales y el transporte y recristalización de las mismas por enfriamiento o evaporación en la superficie de la fábrica. − La aparición de la eflorescencia depende tanto de la cantidad y distribución de las sales que puedan existir o formarse, como de la succión y porosidad del ladrillo, de la cohesión interna y, por tanto, de la resistencia mecánica, de la humedad, temperatura, exposición al viento y soleado de la fábrica, de la contaminación atmosférica y de factores constructivos, en mayor o menor medida.

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− Las eflorescencias más que un problema estructural representan un problema de tipo estético. − Suelen aparecer en primavera y desaparecer antes de 3 años por los ciclos de humectación-secado. − Si no desaparece el problema con el tiempo, se debe excluir al ladrillo o mortero como elemento de origen de las eflorescencias, presentándose entonces como un problema de más difícil solución que puede llegar a ocasionar daños estructurales.

Fig. 66. Mancha de humedad por ascenso capilar y eflorescencias de sulfatos alcalinos en la periferia de la mancha, que es la zona de evaporación.

2.8.3.2 Tipología de sales Las sales más comunes que aparecen en las eflorescencias de las fábricas de ladrillo son: a) Sulfatos sódico y potásico Se revelan en forma de velo blanquecino, de forma pulvurenta o arborescente, siendo fácil su eliminación en el caso del sulfato sódico y más complicado en el caso de sulfato potásico, ya que puede llegar a formar costras de gran dureza.

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Pueden llegar a ser peligrosas en presencia de humedad exterior continuada, ya que sufren sucesivas fases de recristalización, con el consiguiente aumento de volumen y peligro de la hidratación de la superficie del ladrillo.

Fig. 67 Eflorescencias de sulfato sódico.

Su origen puede estar en los siguientes elementos o aciones: -

Ladrillo: Presentes en el mismo como impurezas. Los ladrillos contienen normalmente cantidades pequeñas de estos sulfatos, puesto que, durante la cocción estos sulfatos se suelen descomponer y reaccionar con otros componentes de la materia prima debido a su gran fundencia.

-

Mortero: Presentes como impurezas del árido o en el agua de amasado. No es común encontrarlos en el cemento.

-

Interacción ladrillo-mortero: Se puede dar entre los componentes del ladrillo y los hidróxidos alcalinos del mortero (procedentes del cemento), formando sulfatos alcalinos.

-

Terreno: En determinados suelos existen gran cantidad de sulfatos de sodio y potasio que dan un aporte continuo e interminable de sales a la fábrica.

-

Reacción de componentes de la fábrica con la atmósfera: Por el ácido sulfúrico de la “lluvia ácida”.

b) Sulfato de magnesio

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Aparece también como depósitos blanquecinos. Igualmente puede aparecer combinado con otras sales formando sales dobles. Las eflorescencias de sulfato de magnesio, aparte de los inconvenientes de carácter estético, puede provocar una alteración del ladrillo que se manifiesta como un desmoronamiento superficial que avanza hacia el interior de forma progresiva, debido a la gran expansión que sufre cuando recristaliza. Una de las principales características del sulfato magnésico es su elevada solubilidad (710 gr / l de agua fría). La alteración de los ladrillos viene provocada por la acusada expansión que sufre al recristalizar, por lo que se considera como una sal peligrosa e indeseable. Al cristalizar en las zonas próximas a la superficie del ladrillo, las fuerzas de expansión están muy localizadas en dicha zona lo que provoca el desmoronamiento superficial de la pieza, avanzando progresivamente hacia el interior este desmoronamiento que, aunque lento, puede llegar a ocasionar problemas estructurales muy graves en la fábrica. El origen de esta sal puede estar en cualquiera de los elementos indicados como origen de los sulfatos alcalinos.

Fig. 68. Eflorescencias de sulfato magnésico, poco adherentes. Un golpe de aire mientras se tomaba la foto fue suficiente para producir el desprendimiento de parte de la eflorescencia del ladrillo del centro arrastrando también parte de la capa superficial del mismo.

c) Sulfato cálcico

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Se trata de una de las eflorescencias más comunes, de color blanquecino como las de sulfatos alcalinos y de magnesio, pero, a diferencia de aquellas, las eflorescencias de sulfato cálcico no son fácilmente solubles. Es muy común la presencia de sulfatos cálcicos en el mortero, tanto procedentes del cemento como presentes en los áridos que se utilizan para su elaboración.

Fig. 69. Eflorescencias de sulfato cálcico en la zona de desagüe de la torre, donde la humedad es máxima.

d) Compuestos de hierro. No es una eflorescencia muy común. Se manifiesta como un depósito sobre la superficie de los ladrillos y, a veces, en las juntas de mortero como regueros de color pardo amarillento con aspecto de herrumbre, siendo más visible en los ladrillos de color claro. No repercute en la durabilidad del ladrillo pero sí en su valor estético y comercial.

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El agua que se filtra en los ladrillos puede arrastrar a la superficie compuestos ferrosos (sulfatos); estos compuestos, en contacto con el aire, se oxidan y pasan a estado férrico, insolubles en agua, quedando adheridos a la superficie de la fábrica y formando una mancha permanente. El hierro puede proceder del interior del ladrillo en el caso de ladrillos con corazón negro, o de armaduras u otros componentes de hierro que puedan existir en la fábrica.

Fig. 70. Eflorescencias de compuestos de hierro.

e) Carbonatos Suelen ser carbonatos potásico, sódico y, en mayor medida, cálcico. Se manifiestan como depósitos blancos muy poco solubles. Se caracterizan por producir efervescencia al añadirles unas gotas de ácido clorhídrico. Son unas eflorescencias muy comunes que suelen aparecen en obras nuevas cuando se secan por primera vez.

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El origen de estas eflorescencias suele estar en los hidróxidos de sodio y potasio (álcalis libres) que contiene el mortero y que se carbonatan al pasar a la red capilar del ladrillo, en contacto con el anhídrido carbónico atmosférico. Posteriormente, migran a la superficie y aparece la eflorescencia, que suele tener más carbonato de potasio que de sodio, acompañada también de pequeñas cantidades de sulfatos alcalinos. Este tipo de eflorescencia no suele volver a aparecer después de limpiar la fachada, ya que el paso de componentes del mortero al ladrillo sólo se da una vez. Hay que mencionar en este apartado las llamadas “exudaciones” de la cal del mortero, de las cuales el cemento es el único responsable de su aparición. No son eflorescencias como tales, pero se deben tener en consideración. Las exudaciones son depósitos blancos que aparecen en la superficie de la fábrica bajo forma de regueros muy poco solubles al agua y efervescentes en ácido clorhídrico. El origen de estas manchas está en la cal que libera el cemento durante su hidratación. Esta cal puede ser arrastrada por el agua de lluvia resbalando así por la fábrica. La cal liberada, en presencia del anhídrido carbónico del aire, forma carbonato cálcico de grano muy fino, siguiendo la siguiente reacción: Ca(OH)2 Hidróxido cálcico

+

CO2

CO3Ca

Anhídrido carbónico

Carbonato cálcico

+

H2 O Agua

El carbonato cálcico formado queda fuertemente adherido a la superficie de la fábrica siendo muy difícil su eliminación. No presenta ningún problema para la durabilidad de la fábrica, constituyendo únicamente un inconveniente de tipo estético. Este fenómeno se da con mayor frecuencia cuando se utilizan morteros bastardos de cemento-arena-cal.

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Fig. 71 Eflorescencias de carbonato cálcico

f) Compuestos de vanadio Son muy poco frecuentes es España. Se presentan como eflorescencias de color verdoso o amarillento, que se pueden confundir con algunos organismos, como los mohos, cambiando a veces a colores marrones, más o menos rojizos. Este tipo de eflorescencia es mucho más visible en ladrillos de color crema. El vanadio se encuentra en la materia prima en forma de compuestos insolubles, por lo que no da velos de secado, pero sí aparece en eflorescencias, por lo que es lógico pensar que durante la cocción se solubiliza. Seger(7) afirma que el vanadio se hace soluble a altas temperaturas y vuelve a insolubilizarse a temperaturas superiores probablemente debido a la formación de fases vítreas. Los resultados del estudio de Young (8) sobre este problema son bastante interesantes ya que demuestran que el vanadio permanece prácticamente insoluble hasta los 800º C presetando su máxima solubilización en la etapa comprendida entre los 800 y 1000º C dentro de la cual, y dependiendo del tipo de arcilla, alcanza un punto de solubilización óptima produciéndose un descenso a partir del mismo y volviendo a quedar insoluble a partir de los 1000-1100 º C. Las eflorescencias de vanadio quedan fuertemente adheridas a la superficie del ladrillo y son muy difíciles de eliminar.

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79.

Fig. 72. Ladrillo macizo con eflorescencias de vanadio.

Fig. 73. Probetas con eflorescencias de vanadio. No aparecen en la que se ha cocido a 850 ºC y desaparece a los 1100 ºC, la máxima intensidad se presenta en el material cocido a 950 ºC.

También puede darse el caso que eflorescencias de sulfatos o carbonatos de otros elementos sean teñidas en tonalidades amarillentas por los compuestos de vanadio.

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El origen de este tipo de eflorescencias está exclusivamente en el ladrillo. Los compuestos son arrastrados a la superficie y recristalizan dando lugar a la formación de la eflorescencia. Aparecen durante el secado de la obra. Las sales de vanadio son muy móviles, desplazándose no solo a la superficie de los ladrillos, sino también a través de los materiales porosos (mortero e incluso enlucidos) que estén en contacto con ella. Como las eflorescencias de vanadio se forman cuando existe una determinada acidez y la reacción de mortero es de carácter básico este tipo de eflorescencias no aparecerá ni en las juntas ni en la zona de ladrillo donde ha tenido influencia el mortero. g) Óxido de manganeso. Dan lugar a una eflorescencia muy poco común de color marrón oscuro o negro, de intensidad variable, en las juntas de mortero y en la zona de los ladrillos de interacción con el mortero, que aparece únicamente cuando se usan ladrillos coloreados en masa con bióxido de manganeso. La eflorescencia se forma por el efecto combinado del ladrillo con el agua que circula por su red capilar y con el mortero. El bióxido de manganeso utilizado como colorante, y que no ha reaccionado con la arcilla, puede reaccionar con los sulfatos ácidos o con el anhídrido sulfúrico que puede haber en el ladrillo formándose así sulfato de manganeso soluble (SO4)3Mn. Este sulfato se neutraliza en contacto con el mortero de cemento (básico) provocando la precipitación de hidróxido de manganeso Mn(OH)3 que se transformará finalmente por oxidación con el aire de la atmósfera en óxido de manganeso Mn3O4.

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Fig. 74. Fachada afectada por eflorescencias de bióxido de manganeso.

2.8.3.3 Prevención Al ser las eflorescencias un fenómeno extremadamente complejo, función de múltiples variables, se hace casi imposible controlar por completo su aparición, ya que, por ejemplo, es prácticamente inevitable la aparición de eflorescencias al poco tiempo de realizar la fábrica debido a la humedad de obra. La prevención hay que realizarla tanto en proyecto, como en almacenaje de ladrillos en obra y en ejecución de la fábrica. En algunos casos, como las eflorescencias de vanadio, hay que actuar primordialmente durante la fabricación, para evitar que el vanadio insoluble se solubilice en la cocción. Esto se puede conseguir cociendo los ladrillos a temperaturas lo suficientemente altas como para que vuelva a insolubilizarse el vanadio soluble que se ha podido formar. En el ámbito de diseño se debe procurar evitar la humedad en la fábrica (mediante los métodos descritos en prevención de humedades), principalmente la penetración por una cara distinta a la de evaporación. Al mismo tiempo, con la prevención de humedades, evitaremos la llegada al ladrillo de sales procedentes del terreno. Se deberá impermeabilizar el trasdós de todos las fábricas que vayan a estar en contacto con la tierra (muros de contención, jardineras, etc.) evitando de esta manera el aporte continuo de sales del terreno que darían lugar a eflorescencias que no se eliminarían nunca.

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En cuanto a la edificación se recomienda: •

El acopio de los ladrillos, tanto en el patio de la fábrica como en obra, se realizará sobre superficies limpias, evitando así la posible absorción de sales del terreno; si se considera necesario se colocarán los ladrillos sobre un plástico. Esto es muy importante realizarlo, sobre todo si el suelo contiene cenizas o escorias (provocarían eflorescencias de vanadio).

•

Utilizar, a ser posible, ladrillos calificados como “no eflorescidos”. Hay que señalar, aunque se entiende que después de todo lo comentado el lector ya lo habrá tenido en cuenta, que el uso de ladrillos no eflorescentes no garantiza en absoluto la ausencia de eflorescencias en la fábrica, ya que, como se ha comentado, el ladrillo no es el único agente capaz de aportar sales.

•

Realizar ensayos de eflorescencia del conjunto ladrillo-mortero, para poder saber así las posibles interacciones que se pueden dar entre estos dos elementos y verificar que el mortero no tendrá influencia negativa.

•

Utilizar morteros bastardos de cemento-cal-arena procurando que las arenas sean de tipo silíceo (que son inertes y además no reaccionan con el ácido clorhídrico) o calizas sin sales solubles. Aunque muchos autores hacen esta recomendación, otros señalan que el empleo de cal en los morteros facilita la aparición de eflorescencias de carbonato cálcico y manganeso. De todos modos, dado el mejor funcionamiento de las fábricas realizadas con mortero bastardo, es recomendable la utilización del mismo.

•

No utilizar, bajo ningún concepto, agua de mar para el amasado del mortero.

•

Humedecer los ladrillos antes de su puesta en obra, a excepción de los de baja succión, sobre todo en tiempo seco y caluroso, con el fin de evitar la succión de agua y sales del mortero por parte del ladrillo.

•

Ejecutar la fábrica con precaución, apisonando bien las juntas, sobre todo si se utilizan retardantes de fraguado, ya que, por efecto del peso propio y del retraso del fraguado, la junta vertical del mortero tiende a ajustarse en la parte baja y a despegarse de los ladrillos en la parte alta, dando lugar a la aparición de huecos que facilitan la entrada de agua.

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•

No mojar en exceso el muro después de su ejecución, aunque en tiempo caluroso será necesario aportar la humedad necesaria para evitar la deshidratación del mortero.

•

Ensuciar lo menos posible la fábrica durante su ejecución, puesto que, cuando más sucia se encuentre la misma, más intenso será el lavado con ácido al finalizar su ejecución, con el consiguiente riesgo que conlleva.

•

En caso de lluvia abundante deberá protegerse la fábrica recientemente ejecutada y los ladrillos apilados a pie de obra.

2.8.3.4 SALITRE O NITRO DE PARED Aunque antiguamente estos términos eran utilizados para denominar, de modo general, a todas las eflorescencias, se debe entender por salitre o nitro de pared aquellas eflorescencias compuestas por nitrato de sodio (NaNO3) y nitrato potásico (KNO3) y que se forman por descomposición en el suelo de materias orgánicas nitrogenadas. La formación de salitre en las paredes era normal en épocas antiguas, cuando no existía alcantarillado. Actualmente, solo es posible encontrar salitre en las paredes de establos, estercoleros y lugares análogos. Para la eliminación del salitre de las paredes se pude recurrir a cualquiera de los medios comentados en la eliminación de eflorescencias, preferentemente la limpieza natural.

2.9 CRIPTOFLORESCENCIAS De forma sencilla se definen como: “florescencias invisibles, porque las sales se han depositado en algún lugar del interior de los ladrillos” (9). Una definición más exacta sería la situación patológica de los ladrillos, que se crea cuando una determinada cantidad de sales solubles, en las que el agua ha actuado como disolvente y vehículo de arrastre, recristaliza en el interior de los mismos (a unos milímetros de la superficie), debido a que la velocidad de circulación de la disolución por el interior de los ladrillos es menor que la de evaporación.

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La recristalización de las sales en el interior de los ladrillos resulta perjudicial para la fábrica desde el punto de vista estructural. En los muros afectados por criptoflorescencias se pueden observar ladrillos que presentan desconchados importantes o una capa superficial del mismo, de algunos milímetros de espesor, que se desprende con facilidad, apareciendo debajo las sales que han provocado el desprendimiento. Si se repiten los ciclos de disolución-recristalización se puede llegar a la disgregación completa del ladrillo, quedando éste reducido a polvo, al igual que el mortero.

2.9.1 Origen y consecuencias La situación patológica comienza cuando las sales que contiene el ladrillo, ya sean de origen interno o externo, son disueltas por el agua que llega a él por lluvia, capilaridad, roturas u otros aportes. Al producirse el fenómeno de evaporación el agua tiende a salir por la cara expuesta del ladrillo, arrastrando las sales que lleva disueltas. Si la velocidad de migración de la solución, a través de la red porosa del material, no es suficiente para aportar líquido a la superficie tan rápidamente como se evapora, es decir, si la velocidad de arrastre es menor que la de evaporación, no tendrá lugar la evaporación en la superficie del ladrillo sino en el interior del mismo. Se desarrolla entonces una zona seca bajo la superficie, recristalizando las sales en dicha zona y quedando de esta manera confinadas al espacio de los poros, capilares o microfisuras del ladrillo. Al mismo tiempo, esta acumulación de sales cerca de la superficie hace disminuir aún más la velocidad de salida de agua al exterior. Estas sales recristalizadas generan presiones motivadas por el aumento de volumen de las mismas al hidratarse, así como por la dilatación térmica diferencial. Si dichas presiones sobrepasan la resistencia mecánica del ladrillo provocarán el desmoronamiento de la capa exterior del mismo, como ya se ha comentado. Al producirse la fractura quedan expuestos los depósitos salinos que provocaron la presión y desmoronamiento. Estos depósitos son posteriormente lavados por el agua de lluvia y desaparecen, quedando el ladrillo que ha resultado dañado con un aspecto muy similar al que puede presentar un ladrillo afectado por heladicidad.

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2.9.2 Tipos de sales Las sales causantes de las criptoflorescencias suelen ser sulfatos de calcio, magnesio y sodio, y también, aunque en menor medida, ciertos tipos de carbonatos. Las presiones que pueden ejercer los sulfatos cuando recristalizan son: Sal anhídrida

Sal cristalizada

Presión (Kg/cm2)

SO4Na2 SO4Mg SO4Ca

SO4Na2 10H2O SO4Mg7H2O SO4Ca2H2O

250 250 1100

Estas presiones, ejercidas en el interior del ladrillo, son suficientes para fracturarlos según planos aproximadamente paralelos a su superficie. El origen de estas sales es análogo al de las eflorescencias de sulfatos y carbonatos, que ya ha quedado explicado en el apartado de sales del capítulo “eflorescencias”.

2.9.3 Factores que intervienen en su aparición. En general, la formación de criptoflorescencias y su efecto destructivo dependerá de: •

Compacidad del ladrillo

Cuanto más compacto sea el ladrillo, más dificultad tendrá la disolución para circular por el interior del ladrillo, lo que favorecerá que la evaporación no se pueda realizar en la superficie del mismo. En cuanto a la influencia de la estructura porosa del ladrillo, los estudios realizados por Fiztner y Snethlage (10) concluyeron que: − Los cristales crecen preferentemente en los poros más grandes de un material y la solución salina es extraída desde los más pequeños. − Cuando los poros gruesos están llenos de cristales, la cristalización puede tener lugar en los poros pequeños conectados con ellos.

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86.

− La presión de cristalización es inversamente proporcional al radio de los poros, de modo que en los ladrillos con un importante volumen de poros muy pequeños expuestos a procesos de cristalización, se desarrollarán presiones internas muy elevadas capaces de destruir el ladrillo. En función de los resultados de este estudio, se concluye que los ladrillos compactos y con una red capilar fina, pero de dimensión válida para el paso de agua a través de ella, son los más propicios a sufrir daños por criptoflorescencias. •

Estructura del ladrillo Los ladrillos que presentan exfoliaciones son más susceptibles de verse afectados por fenómenos de criptoflorescencias. Las laminaciones que puede presentar una pieza cerámica son lugares propicios para la deposición de sales y, en consecuencia, para la concentración de presiones que provocarán el desprendimiento de plaquetas más o menos gruesas de las caras vistas de los ladrillos. En general todos los ladrillos que presenten algún tipo de defecto de fabricación, ya sea laminación, oquedad, escasa vitrificación... son más susceptibles de sufrir daños por criptoflorescencias.

•

Presencia de sales externas. El problema de las criptofloresencias se agrava cuando los ladrillos pueden captar sulfatos procedentes del exterior. Cuando la fábrica está en contacto con suelos ricos en sulfatos éstos pueden llegar hasta el ladrillo arrastrados por el agua de capilaridad y acumulados en determinados lugares del mismo. Este fenómeno resulta especialmente grave puesto que, como se ha comentado al hablar de eflorescencias, el aporte de sales resulta continuo e inagotable (Fig. 74 y75). Este problema se agrava por la sulfatación que puede sufrir el mortero de cemento Portland, al hacerse expansivo por la formación de sulfoaluminato de calcio, provocando la disgregación y pérdida, que puede llegar a ser total en muchos casos, del mortero.

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•

Evaporación Cuanto más intensa sea la evaporación a la que esté sometida la cara vista del ladrillo, mayor será la probabilidad de que aparezcan criptoflorescencias, puesto que, como ya se ha comentado, a mayor velocidad de evaporación más dificultad tendrá la solución para evaporarse en la superficie del ladrillo y depositar en la misma las sales, produciéndose este fenómeno en el interior del mismo.

Fig. 75. Peto de una jardinera degradado a causa de las criptoflorescencias. El aporte continuo de sales desde el terreno y la evaporación por la cara opuesta a la del aporte son la causa de la recristalización de las mismas en el interior y del deterioro de las piezas.

Fig. 76. Peto afectado por criptoflorescencias en el que las sales ya han sido lavadas por el agua de lluvia.

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•

Resistencia mecánica del ladrillo. Un ladrillo con baja resistencia mecánica, cualquiera que sea el origen de la misma, presentará una menor oposición a las presiones provocados por el aumento de volumen de las sales recristalizadas en el interior del mismo, por lo que su destrucción será más que probable.

2.9.4 Eliminación y prevención Dado que las criptoflorescencias se forman en el interior de los ladrillos y sólo es posible verlas cuando se produce el desmoronamiento del mismo, no es posible eliminarlas, ni tiene sentido hacerlo cuando se hacen visibles, puesto que el daño ya se ha efectuado. La prevención de la aparición de criptoeflorescencias debe ir enfocada a evitar la entrada de agua en el ladrillo y la llegada al mismo de sales de origen externo. Dado que los métodos para evitar que esto ocurra han sido ya estudiados en “prevención de eflorescencias “ procede remitirse a ellos.

2.9.5 Hidrofugación, eflorescencias y criptoflorescencias En la actualidad el uso de ladrillos hidrofugados es una práctica muy extendida y muy aceptada por técnicos y constructores. Tienen la gran ventaja de presentar una fachada limpia de eflorescencias, puesto que los hidrofugantes impiden el paso de las sales hacia la superficie del ladrillo y, por tanto, la aparición de eflorescencias. El problema que puede surgir es que, si existen sales solubles dentro del ladrillo éstas pueden ser arrastradas hacia la superficie. Al llegar a la capa del hidrofugante las sales se irán depositando muy próximas, por tanto, a la superficie del mismo y, al producirse su hidratación, con el consecuente aumento de volumen, podría llegar a originar saltados en la cara vista del ladrillo. No se recomienda, por tanto, hidrofugar ladrillos que tengan contenidos en sales solubles elevados (por encima del 0,01 %). Si los contenidos fueran mayores, se considera más adecuado proceder a su insolubilización previamente al hidrofugado.

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2.10 HELADICIDAD Heladicidad se define como la baja resistencia a la helada de una pieza cerámica que tiene como consecuencia el deterioro de la misma por desprendimientos, exfoliaciones o roturas ocasionados por la presión que se origina dentro de dicha pieza al pasar el agua que había en su interior del estado líquido al estado sólido, con el consiguiente aumento de volumen. Este defecto se puede producir en piezas que se utilizan sin revestir. Los daños que se producen en una pieza de baja resistencia a la helada como consecuencia de los ciclos hielo-deshielo pueden ser visibles y no visibles. Los daños que se pueden apreciar por inspección ocular son el desmoronamiento de la superficie por la multitud de microgrietas y microexfoliaciones que sufre la estructura de la pieza y que, en casos extremos, en un ladrillo, puede llegar a provocar la pérdida de una cara entera de la pieza. Entre los daños no visibles está la pérdida de resistencia mecánica de la pieza por el deterioro microestructural sufrido con las variaciones de temperatura. El que una pieza cerámica se vea afectada por la acción de las heladas depende de múltiples factores que se agrupan en: •

Estructura, propiedades y fabricación de los materiales

•

Modo de colocación en obra.

•

Variables climáticas que actúan en el lugar de la colocación.

No se pueden achacar los posibles defectos por heladicidad en una pieza a una sola causa, sino que, en la mayoría de los casos, se deben a una combinación de varios factores. Por lo tanto, una pieza cerámica presentará un mayor riesgo de ser dañada por la acción de las heladas si: •

Muestra signos de cocción insuficiente

•

Presenta estructuras claramente exfoliadas.

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•

Tiene escasa porosidad gruesa.

2.10.1 Origen 2.10.1.1 Materia prima Las causas relacionadas con la materia prima que influyen en el comportamiento de la pieza cerámica frente a la helada son aquellas propiedades relacionadas con su textura capilar, como la absorción de agua, coeficiente de saturación, velocidad de ascenso capilar y distribución del tamaño de los poros. Estas propiedades actúan conjuntamente con otras originando situaciones propicias para que la pieza sea dañada por la acción del hielo. La materia prima tiene una gran influencia en la distribución porosimétrica del producto cerámico que afectará a otras características del ladrillo, como puede ser capacidad de absorción de agua, coeficiente de saturación, velocidad de absorción de agua. Cuanto menor sea el valor de estas propiedades, menor será la posibilidad de que una pieza cerámica se vea dañada por la acción del hielo. Porosidades grandes o muy finas favorecen los bajos valores de estas propiedades. Una división que se puede hacer de los poros es la siguiente: •

Poros-reserva (>200µm): Al producirse la congelación del agua de los poros adyacentes el hielo puede entrar en ellos por extrusión, ya que éstos se llenan cuando la pieza está sumergida pero se vacían en las primeras fases de secado.

•

Poros peligrosos: Aquellos cuyo diámetro está comprendido entre 200µm y 1µm.

•

Poros de seguridad: Diámetro <0,1µm. No se llenan de agua o, si se llenan, el agua no se congela en ellos.

Si la relación poros-reserva a poros-peligrosos en porcentaje excede del 1% el ladrillo soportaría al menos 15 ciclos de hielo-deshielo.

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La presencia de chamotas y esquistos molidos, favorece la formación de poros grandes, facilitando la rápida evaporación del agua que puede haber en el interior de los mismos. Las arcillas muy puras producen texturas porosas muy finas en las que predominan los diámetros inferiores a 0,1µm donde es prácticamente imposible la penetración o permanencia de agua en dichos poros lo que entraña muy poca probabilidad de que la pieza sea dañada por la acción del hielo. Sin embargo, la presencia de carbonatos, provoca la aparición de poros, debido a su descomposición, pudiendo hacer que aumente en gran medida la absorción de agua y, por tanto, que disminuya la resistencia a la helada.

Fig. 77. Adoquín cerámico desconchado debido a la heladicidad.

2.10.1.2 Moldeo Aunque de manera indirecta, un mal moldeo por extrusión de la pieza cerámica también va a incidir en su resistencia a la helada, puesto que durante la extrusión se pueden formar exfoliaciones en la masa arcillosa por un vacío incorrecto. Del mismo modo, un prensado incorrecto dará lugar a la aparición de laminaciones. Estas laminaciones y exfoliaciones facilitan el desmoronamiento de las caras de las piezas por la presión ejercida por el hielo.

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Fig. 78. Desconchados por la acción del hielo debido a un mal moldeo de la pieza.

2.10.1.3 Cocción La cocción juega un papel muy importante en la heladicidad puesto que una mala cocción tanto en tiempo como en temperatura, evitará que se forme una estructura cerámica interna adecuada para soportar las tensiones de los ciclos hielo-deshielo. En cambio, una buena cocción puede corregir defectos de fases anteriores. (Por ejemplo, una cocción suficiente permite soldar entre sí las diferentes láminas que se han podido formar en la pieza durante la extrusión o prensado). Un secado insuficiente puede ser causa de una cocción deficiente, ya que será necesario eliminar el agua que no fue eliminada en el secado y esto retardará el proceso de cocción Como se indicó en el apartado correspondiente a la materia prima, la distribución del tamaño de poro es importante. Al aumentar la temperatura de cocción, el tamaño del diámetro de poro aumenta con lo que aumentará a su vez la resistencia a la helada, como ya se explicó en el apartado correspondiente a materias primas. Además, esta distribución de poro facilitará el secado de las piezas, que será más rápido cuanto mayores sean los poros. Los vientos evaporan rápidamente gran cantidad de agua de la superficie mojada, y vacían volúmenes importantes de poros si éstos son grandes; de aquí que exista relación entre la resistencia que encuentra el agua para fluir en la red capilar (en estado líquido o sólido) y la sensibilidad de las piezas cerámicas a los ciclos hielo-deshielo.

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Fig. 79 Ladrillos poco cocidos deteriorados por las heladas.

2.10.1.4 Colocación en obra La colocación en obra de las piezas cerámicas puede llegar a jugar un papel importante en su comportamiento frente a los ciclos hielo-deshielo. Deberá tenerse en cuenta: •

En áreas donde existe máxima humedad y peores condiciones de evaporación los daños se producirán antes y serán más acusados.

•

La amplitud, forma y naturaleza de las llagas de la fábrica condiciona el acceso del agua a los ladrillos (una llaga rehundida favorece más la penetración del agua que una llaga en pico de flauta).

•

La pendiente de los tejados también influye en el comportamiento de las tejas cerámicas frente a la helada puesto que cuanto menor sea esta mayor será la absorción de humedad y saturación de agua así como la retención de capas de hielo y nieve.

•

La orientación de la construcción condicionará de igual manera los ciclos hielodeshielo y humectación-secado.

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Las condiciones climáticas de la zona donde se realice la construcción son también transcendentes en lo que a heladicidad se refiere: •

Los inviernos lluviosos y con fuertes heladas son mucho más peligrosos.

•

Las heladas cíclicas no permitirán descongelar el hielo contenido en las zonas profundas de las piezas cerámicas si el periodo de deshielo entre ellas no es lo suficientemente largo.

•

Son más dañinos los enfriamientos rápidos con gran variación de temperatura que los múltiples con escasa fluctuación.

•

La acción del viento resultará beneficiosa puesto que deseca parcialmente los ladrillos saturados de agua de lluvia aumentado la cantidad de poros vacíos.

•

Fig. 80 y 81. En estas dos imágenes se puede apreciar los efectos de la heladicidad en un zócalo de ladrillo. El aporte prácticamente continuo de agua por capilaridad o microcapilaridad convierte a los ladrillos en piezas altamente degradables por la acción del hielo. En la imagen de la izquierda se observa como la pieza central tiene su capa superficial prácticamente desprendida. Sólo hizo falta darla un pequeño golpe para que se desprendiera con absoluta facilidad, como aparece en la imagen de la derecha.

En muchas fachadas se puede apreciar que, aunque por lo general las piezas que la componen están intactas, hay algunas que presentan daños por la helada e incluso se ha producido la pérdida total de las mismas. El hecho de que la alteración esté localizada implica una calidad de fabricación insuficiente de estas piezas, que las hace más vulnerables que el resto frente a las condiciones climatológicas y, por tanto, más susceptibles de ser dañadas por los ciclos hielo-deshielo.

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Fig. 82. Heladicidad que sólo afecta a las piezas más débiles de la fábrica.

2.10.2 Comportamiento de los ladrillos hidrofugados Ya se ha comentado en el apartado de criptoflorescencias que el hidrofugado de ladrillos se ha convertido en una práctica habitual. Aunque existen distintos tipos de agentes hidrofugantes, el más habitual es el siliconato potásico, fundamentalmente por su precio. Los problemas, que pueden causar los hidrofugantes en relación con la heladicidad estriban en el hecho de que el agua puede quedar atrapada en el interior del ladrillo y al congelarse, aumentar su volumen sometiendo a la pieza cerámica a tensiones importantes. Como se indicará más adelante, la hidrofugación de ladrillos disminuye su resistencia a la helada, desde el punto de vista del ensayo normativo UNE 67-02895, lo cual no significa que el ladrillo tendrá necesariamente el mismo comportamiento en edificación. El tratamiento hidrófugo actúa como una trampa de hielo y agua durante la realización del ensayo de heladicidad. Las sucesivas inmersiones en agua que se realizan durante el ensayo, después de cada uno de los periodos de congelación, hacen que quede retenida en el interior del ladrillo una mayor cantidad de agua que en los ladrillos sin hidrofugar, de tal manera que, al final del ensayo, hay sobresaturaciones que pueden provocar que el ladrillo sea heladizo con mayor facilidad.

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En el CTAC se realizó un estudio sobre el comportamiento de las piezas cerámicas hidrofugadas ante los ciclos hielo-deshielo. Se utilizaron diferentes tipos de ladrillos: ladrillo rojo de baja absorción, salmón de absorción media y blanco de alta absorción de agua. En los tres tipos de ladrillo se realizó el ensayo de heladicidad según la norma UNE-67-028-95, obteniendo como resultado para los tres tipos la calificación de NO HELADIZOS, y se continuó sometiéndolos a ciclos de hielo y deshielo hasta su rotura. Posteriormente, se procedió al hidrofugado de ladrillos de los tres tipos con diversos hidrofugantes (siliconato potásico, derivados de silano-siloxanos y emulsiones aniónicas). El hidrofugado se realizó por inmersión y durante el tiempo necesario para obtener una capa de hidrofugado de 3mm. Estos ladrillos fueron sometidos al ensayo de heladicidad al igual que los ladrillos sin hidrofugar . El resultado obtenido fue una disminución generalizada de resistencia a la helada de los ladrillos hidrofugados. La bajada de resistencia del ladrillo blanco fue drástica, debido sin duda a su mayor facilidad para absorber agua rápidamente, con lo que en los primeros ciclos de helada el agua en el interior del ladrillo ya se encuentra en cantidad importante y ejerce una presión al helarse que rompe el ladrillo. Por todo ello, la propia operativa del ensayo, que en ladrillos no hidrófugos tiene relativa influencia, cuando se trata de ladrillos hidrofugados puede multiplicar la dureza del mismo, resultando más agresivo cuanto mayores son los tiempos en que se mantiene el ladrillo sumergido y mayor es la velocidad de congelación. Por lo tanto, se puede concluir que el ensayo de helacidad penaliza mucho más al ladrillo hidrofugado que al ladrillo sin hidrofugar. No se debe extrapolar estrictamente los resultados obtenidos en los ensayos de heladicidad con ladrillos hidrofugados, puesto que las condiciones de laboratorio resultan más extremas que en fábrica. En España el uso del ladrillo hidrofugado es relativamente nuevo y los resultados hasta ahora en cuanto a edificación ,han sido, por lo general, satisfactorios.

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No obstante al igual que en el caso de criptoflorescencias se recomienda antes de producir ladrillos hidrofugados determinar experimentalmente las condiciones más adecuadas de hidrofugación ya que estas variarán de unos ladrillos a otros.

2.10.3 Prevención Si se actúa sobre las materias primas, se deberá hacer en el sentido de utilizar mezclas que produzca porosidades o bien gruesas o bien muy finas. Lo que quiere decir que el uso de mezclas muy ricas en arcillas será adecuado para tener buena resistencia a la helada, si bien puede tener otros problemas como son excesiva plasticidad y, por tanto, gran cantidad de agua de moldeo y alta contracción. Además, es importante: •

Realizar un buen vacío durante la extrusión evitando así la aparición de exfoliaciones.

•

En general, debe intentarse conseguir una absorción de agua lo más pequeña posible.

•

Optimizar la cantidad de hidrofugante a utilizar, así como el método de aplicación.

•

Realizar una buena cocción en tiempo y temperatura para favorecer la formación de la estructura cerámica interna, así como la formación de poros más gruesos.

•

Efectuar un correcto prensado de las tejas.

•

Utilizar piezas con porosidad gruesa, ya que esto permitirá la evaporación rápida del agua que hayan podido absorber los materiales, disminuyendo así su grado de saturación.

•

Evitar llagas muy amplias y rehundidas en la formación de muros si se utilizan morteros muy absorbentes, puesto que favorecerán la entrada de agua en la pieza cerámica.

•

Condicionar la inclinación de los tejados y la orientación de los muros a las condiciones climáticas de lluvia, viento y temperatura existentes en la zona de ejecución.

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Puesto que no es posible actuar sobre los factores climáticos, será necesario una elección adecuada, en función de las condiciones de la zona de las piezas cerámicas a utilizar, cuando las condiciones ambientales sean desfavorables.

2.10.4 Heladicidad, eflorescencias y criptoflorescencias. Hay muchas razones para pensar que la concentración y distribución de sales solubles en un ladrillo influye sobre su resistencia a la helada. Según Thomas (11) durante el proceso de congelación, la extrusión del hielo en los capilares del ladrillo (y que puede observarse en la superficie del mismo), disminuye las tensiones provocadas por el paso del agua de líquido a sólido. En consecuencia, cualquier circunstancia que limite o impida la extrusión del hielo, hará disminuir la resistencia a la helada de los ladrillos. Por lo tanto, el cerramiento o estrechamiento de los poros en las inmediaciones de la superficie de los ladrillos, por el depósito y acumulación de sales, aumenta la probabilidad de que los ladrillos resulten dañados por las heladas. En consecuencia, un ladrillo con criptoflorescencias presentará con toda seguridad una baja resistencia a la helada.

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