38.3 MÁS INFORMACIÓN - ESTEL 1000 EN EL TRATAMIENTO DEL CEMENTO

09/05/14

Estel 1000 en el tratamiento del cemento

El cemento es algo que se mira mal en el mundo de la restauración y hay razones para ello.
En primer lugar es excesivamente resistente y, en caso de movimientos (de la estructura, por dilatación/contracción térmica,….), tiende a romper la piedra o los revocos adyacentes.
Además, contiene sal (sulfato de calcio, es decir yeso) que pasa al material contiguo provocando más daños aún; en efecto, la porosidad del cemento es inferior a la de los revocos y, a menudo, también de la de la piedra. Por ello, las sales tienden a acumularse en el exterior del mortero de cemento y es típica la eflorescencia blanca en las murallas cerca de las fugas de agua. Aunque se hayan comprendido los problemas relacionados con la utilización del cemento y hoy por lo general se utilicen morteros hidráulicos desalinizados (Lafarge o, para inyecciones, los de la línea PLM), no se puede olvidar que son cada vez más frecuente las actuaciones en obras hechas de cemento, es decir la llamada “piedra artificial”.

Este material empezó a utilizarse como imitación de la piedra en la segunda mitad del siglo XIX, paralelamente al desarrollo de la industria del cemento, y era una mezcla a base de cemento, arena, piedra granulada y agua. 
Utilizando pigmentos en polvo o áridos de color adecuado, unos hábiles artesanos lograban morteros cromáticamente idénticos al material pétreo a imitar y que todavía hoy en día no son nada fáciles de reconocer. 
La utilización de la piedra artificial se extendió rápidamente, porque permitía conseguir a precio mucho más bajo unos elementos decorativos y esculturas imitando perfectamente las piedras naturales. Un texto que describe muy bien esta técnica [1] está disponible en nuestro catálogo.
En efecto, el cemento ofrecía indudables ventajas respecto a los morteros de cal aérea, que fraguaban lentamente y de forma desigual del exterior hacia el interior; en cambio, el cemento dio origen a morteros que fraguaban de manera homogénea en todo su espesor, logrando una obra muy sólida y resistente. El punto crítico era la durabilidad de este material, que no se puede comparar con la de una piedra natural. De hecho, en un siglo, muchas de estas obras presentan un deterioro que requiere una restauración y aquí se plantea la pregunta: ¿cuál es el mejor consolidante para el cemento?
Debido a la baja porosidad del mortero de cemento, los clásicos consolidantes a base de polímeros pueden no tener una penetración satisfactoria e incluso atrapar las sales todavía presentes debajo de una película impermeable, con efectos aún peores a corto plazo. Se sabe que se ha utilizado el silicato de etilo con resultados bastante buenos, pero es necesaria una mayor comprensión del fenómeno.
Para ello, puede ser útil un estudio de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Bolonia, que empezó por la caracterización de los materiales (silicato de etilo Estel 1000, cal y mezclas de los dos productos, curados a distintos porcentajes de humedad relativa, a los 2 meses y al año de su preparación), seguida de la evaluación de los efectos en el cemento.

El objetivo de la investigación era comprender si con la aplicación de los productos se forma la llamada fase C-S-H (Calcium-Silicate-Hydrate), es decir el material que constituye la “cola” del cemento. 
En la primera parte del estudio [2], se caracterizaron los materiales con análisis XRF, FTIR y TGA, llegando a la conclusión de que el silicato de etilo parece tener un efecto puzolánico, con formación de la fase C-S-H, y por lo tanto puede reemplazar a la “cola” perdida en los procesos de deterioro del cemento.
En la segunda parte del estudio [3], en la que los investigadores italianos contaron con la colaboración de estudiosos suizos, el silicato de etilo se aplicó en dos tipos de mortero de cemento, con árido idéntico y cemento portland normal, pero con diferente cantidad de agua, como se muestra en la tabla siguiente. 
                                                                                                     0,45_35%          0,65_35%
      Relación agua/cemento (w/c)                                                   0,45                   0,65
      Contenido de cemento (Kg/m2)                                               330                    275
      Contenido de aire (vol %)                                                         2,0                     2,5
      Resistencia a compresión después de 28 días (MPa)             52,5                   31,0

Las muestras de cemento, una vez curadas, se trataron con Estel 1000: la más débil y porosa (0,65) absorbió mayores cantidades de silicato de etilo.
Se midieron varios parámetros, de los que por sencillez se indican solo los dos que parecen más relevantes.

Se detectó una reducción de la profundidad de carbonatación, que es uno de los indicadores del deterioro de un cemento, como se muestra en la tabla siguiente. Por supuesto, el cemento más poroso (0,65) sufre una carbonatación a pesar del tratamiento.
 
        Tipo de cemento →                                          0,45_35%                                                   0,65_35%
                                                                     Sin tratar    Tratado con Estel 1000          Sin tratar    Tratado con Estel 1000
        Profundidad de carbonatación (mm)        3,0                      0,0                                  9,1                       3,5
Se logra una reducción de la penetración de los cloruros. En la tabla sinóptica se puede observar que se produce una efectiva y notable reducción de la profundidad de penetración de los cloruros en el cemento tratado con Estel 1000.

        Tipo de cemento →                                        0,45_35%                                                     0,65_35%
        Profundidad de penetración (mm)      Sin tratar      Tratado con Estel 1000         Sin tratar       Tratado con Estel 1000
        Promedio                                                   11,6                  0,25                               41,2                        0,75
        Máxima                                                      15,0                  1,0                                 47,5                        1,5

Conclusiones
La aplicación de Estel 1000 da lugar a sílice, que se une al calcio produciendo la fase SCH. La reacción se realiza en su mayoría en los poros más finos, dejando abierta la permeabilidad al vapor de agua y reduciendo sensiblemente los factores de deterioro como la profundidad de carbonatación y penetración de los cloruros. Todos los resultados indican la acción positiva del silicato de etilo Estel 1000 en morteros de cemento.

Bibliografía
1. Cavallini M., Cimenti C.; “Marmi e pietre artificiali – Manuale per la realizzazione e il restauro delle decorazioni plastico-architettoniche di esterni e interni”, Alinea (2000).
2. Sandolini F., Franzoni E., Pigino B.; “Ethyl Silicate for Surface Treatment of Concrete. Part I: Pozzolanic Effect of Ethyl Silicate” Cement & Concrete Composites, DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2011.12.003 
3. Pigino B., Leemann A., Franzoni E., Lura P.; “Ethyl silicate for surface treatment of concrete. Part II: characteristics and performance”. Cement & Concrete Composites, 2011.
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