Morteros y Hormigones: Composición y Propiedades

Morteros y Hormigones: Composición y Propiedades Esenciales para Estudiantes de Construcción

Este artículo profundiza en la composición y propiedades de los morteros y hormigones, materiales fundamentales en la construcción. Entender sus componentes, clasificaciones y aplicaciones es crucial para cualquier estudiante o profesional del sector. Desde su definición básica hasta los detalles de su dosificación y los factores que influyen en su resistencia y trabajabilidad, exploraremos todo lo que necesitas saber.

Generalidades: ¿Qué son Morteros y Hormigones?

Para empezar, es vital distinguir entre mortero y hormigón, ya que, aunque ambos son mezclas de aglomerantes, áridos y agua, sus composiciones y funciones varían:

• Mortero: Es la mezcla de uno o más aglomerantes, un agregado inerte fino (arena) y agua. Sus funciones principales son estructurales (como revoques para regularizar superficies) y complementarias (para el asiento o adhesión de ladrillos, mosaicos, baldosas).
• Hormigón: Se define como una mezcla de uno o más aglomerantes, un agregado inerte fino (arena), un agregado inerte grueso (como piedra partida o canto rodado) y agua. Una vez amasado, puede cumplir funciones estructurales (columnas, vigas), de relleno (contrapisos) y como aislante térmico (hormigón alveolar o con arcilla expandida).

En ambas definiciones, el "aglomerante" es la sustancia que, mediante reacciones químicas, une y da cohesión a los áridos.

Aglomerantes Clave: Cal, Cemento y Yeso

Los aglomerantes son el corazón de cualquier mortero u hormigón, y se clasifican principalmente en:

• Cal Aérea: Producto de la descomposición de rocas calizas a más de 900°C, produciendo óxido de calcio (cal viva). Al hidratarse (apagado), se obtiene una pasta blanda que, mezclada con agua y arena, forma mortero de cal, ideal para revoques de exteriores.
• Cal Hidráulica: Una variante de la cal aérea con un porcentaje de arcilla superior al 5% en la roca caliza. Posee propiedades hidráulicas, lo que significa que puede fraguar y endurecer tanto al aire como bajo el agua. Mantiene propiedades de la cal aérea pero con mayor resistencia mecánica.
• Cemento: El aglomerante más importante en la construcción. Se obtiene por cocción a 1550°C de una mezcla de piedra caliza y arcilla (con 22% a 40% de arcilla). Se presenta como un polvo fino que, al mezclarse con agua, fragua y endurece.
• Yeso: Resulta de la deshidratación total o parcial del aljez o piedra pómez. Se muele, se calcina entre 400° y 500°C, se enfría y se reduce a polvo. Al amasarse con agua, fragua y endurece con extraordinaria rapidez. Aunque a veces se le llama "mortero de yeso", no contiene agregado fino.

Clasificación de Aglomerantes por Fraguado y Propiedades

Los aglomerantes se clasifican por su necesidad de aire para fraguar:

• Aglomerantes Hidráulicos: Fraguan con o sin aire, incluso bajo el agua. Incluyen cemento, cemento de albañilería y cal hidráulica. Son usados en mampostería y tienen mayor resistencia mecánica pero menor adherencia.
• Aglomerantes Aéreos: Requieren aire para fraguar. Son la cal aérea (viva o hidratada) y el yeso. Se emplean en terminaciones superficiales (revoques finos), poseen menor resistencia mecánica pero mayor capacidad adherente.

Es importante considerar que los cementos son más resistentes en estado endurecido, pero menos trabajables en estado fresco debido a su poca retención de agua. Las cales y el yeso, en cambio, tienen mayor retención de agua, lo que los hace más trabajables, pero con menor resistencia mecánica una vez endurecidos.

En cuanto a la resistencia mecánica (de menor a mayor): cal aérea, yeso, cal hidráulica, cemento de albañilería y cemento normal. Respecto a la adherencia (de mayor a menor): cal aérea, yeso, cal hidráulica, y finalmente los cementos (tanto de albañilería como Portland común).

Morteros: Tipos, Designación y Dosificación

Los morteros se clasifican según su aglomerante principal:

• Mortero de Cal (MA o MH): Fabricados con cal (aérea o hidráulica), arena y agua. Destacan por su plasticidad, color y maleabilidad más que por su dureza a corto plazo.
• Mortero de Cemento (MC): Obtenido de cemento, arena y agua. Los morteros "pobres" con poco cemento son difíciles de trabajar, mientras que los de alta proporción de cemento pueden fisurarse por retracción. La dosificación adecuada es clave. La trabajabilidad puede mejorarse con aditivos plastificantes o la adición de cal.
• Mortero Autonivelante: Un mortero muy líquido desarrollado desde los años 70. Compuesto por cemento, arena fina y aditivos específicos que le confieren mayor fluidez para un acabado liso y nivelado. Los aditivos comunes son superfluidificantes, reductores de retracción, aireantes y modificadores de viscosidad. Estos aditivos reducen ligeramente su resistencia y prolongan el tiempo de secado (más de 24 horas).

Dosificación de Morteros

La dosificación de un mortero se define por su designación (siglas) y las proporciones de sus componentes, que pueden medirse por volumen, peso o de forma mixta. La dosificación por volúmenes aparentes es la más común.

Ejemplos de Dosificación por Volumen:

• MAR 1:1/2:3 (Mortero Aéreo Reforzado): 1 volumen de cal aérea (aglomerante principal), 1/2 volumen de cemento (aglomerante secundario), 3 volúmenes de arena (agregado inerte fino).
• MCA 1:1/2:3 (Mortero de Cemento Atenuado): 1 volumen de cemento (aglomerante principal), 1/4 volumen de cal aérea (aglomerante secundario), 3 volúmenes de arena (agregado inerte fino). La cal mejora la plasticidad.
• MAMR 1:1/4:2:1 (Mortero Aéreo Mixto Reforzado): 1 volumen de cal aérea (aglomerante principal), 1/4 volumen de cemento (aglomerante secundario), 2 volúmenes de arena (agregado inerte fino), 1 volumen de polvo de ladrillo (agregado inerte fino). Es mixto por la adición de polvo de ladrillo y reforzado por el cemento.

La dosificación básica óptima es 1:3 (aglomerante:áridos), y no se aconseja pasar la relación 1:4 para asegurar la durabilidad.

Hormigones: Variedades y Proceso de Fabricación

El hormigón, al igual que los morteros, se clasifica y fabrica con propiedades específicas para cada uso.

Hormigones Pétreos y Pobres

Se caracterizan por la presencia de agregados gruesos para ganar volumen, como cascote de ladrillo, canto rodado y piedra partida.

• Para rellenos y contrapisos, se usan hormigones de cal (preferentemente hidráulica) y cascotes, que requieren poca nobleza de material.
• Para estructuras resistentes, son esenciales los hormigones de cemento y material pétreo. Su resistencia aumenta con la cantidad de cemento, que varía entre 250 y 450 Kg por metro cúbico.

Hormigones Livianos (No Estructurales)

Se obtienen reemplazando parcial o totalmente los agregados pétreos (arena, canto rodado, piedra partida) por materiales más ligeros. Esto reduce su peso y mejora sus propiedades termoaislantes. Materiales comunes para aligerar incluyen poliestireno expandido (telgopor) en perlitas y arcilla expandida.

Fabricación del Hormigón

La fabricación puede ser manual o mecánica. El amasado manual es casi obsoleto y se reserva para obras muy pequeñas. Las hormigoneras son las máquinas preferidas por su eficiencia y perfección.

Proceso con Hormigoneras:

1. Introducir parte del agregado grueso y parte del agua.
2. Hacer girar la hormigonera.
3. Verter todo el cemento, el resto del agua y toda la arena, haciendo girar la máquina.
4. Finalmente, añadir el resto del árido grueso.
5. La amasadora debe girar entre 1 y 3 minutos para asegurar una mezcla homogénea.

Es muy común el uso de hormigón elaborado, transportado a la obra en camiones motohormigoneras (o mixer) con capacidades de 7 a 11 m³.

Dosificación de Hormigones

Al igual que los morteros, los hormigones se definen por su designación y dosificación, siendo la medición por volúmenes aparentes la más usada.

Ejemplos de Dosificación por Volumen:

• H.H.R.P. 1:1/4:4:8 (Hormigón Hidráulico Reforzado Pobre): 1 volumen de cal hidráulica (aglomerante principal), 1/2 volumen de cemento (aglomerante secundario), 4 volúmenes de arena (agregado inerte fino), 8 volúmenes de cascote de ladrillo (agregado inerte grueso).
• HC 1:3:3 (Hormigón de Cemento): 1 volumen de cemento (aglomerante), 3 volúmenes de arena (agregado inerte fino), 3 volúmenes de piedra partida (agregado inerte grueso). El canto rodado es una alternativa para evitar puntas filosas.
• Hormigón Liviano – HC 1:8: 1 volumen de cemento (aglomerante), 8 volúmenes de poliestireno expandido en perlitas (agregado inerte grueso).

El Agua en Morteros y Hormigones: Un Factor Crítico

El agua es un componente esencial que no solo inicia la reacción química de fraguado, sino que también confiere trabajabilidad a la mezcla.

Agua en Morteros

La cantidad de agua debe ser superior a la estrictamente necesaria para la reacción química (20% del peso de los aglomerantes) para garantizar la trabajabilidad. Sin embargo, un exceso de agua se evapora, dejando poros que reducen la resistencia, impermeabilidad y aumentan la porosidad.

Como regla elemental, la cantidad de agua oscila alrededor del 15% de la suma de los volúmenes aparentes de los materiales del mortero. Por ejemplo, para un MAR 1:1/2:3 (suma de volúmenes 4.5 m³), se usarían aproximadamente 0.675 m³ (675 litros) de agua.

Agua en Hormigones

Debido a sus usos estructurales, la cantidad de agua en el hormigón debe ser mucho más controlada. La regla general es la relación agua-cemento (A/C).

• Hormigón Denso (A/C = 0.65): Menos del 65% del peso del cemento. Aproximadamente 6-8% del peso de los integrantes del hormigón. Ideal para bases y fundaciones.
• Hormigón Plástico (A/C = 0.70): Menos del 70% del peso del cemento. Aproximadamente 8-11% del peso de los integrantes del hormigón. Usado en encofrados comunes, losas, vigas.
• Hormigón Fluido (A/C = 0.70): Menos del 75% del peso del cemento. Aproximadamente 11-14% del peso de los integrantes del hormigón. Adecuado para armaduras de acero muy densas y cerradas.

Mejorando Morteros y Hormigones: Aditivos y Cemento de Albañilería

La industria de la construcción ofrece diversos productos para mejorar las propiedades de morteros y hormigones o añadir nuevas características. Estos "productos de adición" pueden acelerar o retardar el fragüe, mejorar la impermeabilidad, etc. Se comercializan en polvo, líquidos o pastas y se añaden durante el amasado.

Cemento de Albañilería

Es una premezcla que contiene los aglomerantes principal y secundario (cemento y cal), facilitando la preparación en obra. Solo requiere la adición de arena y agua. Ofrece dosificaciones exactas de aglomerantes (al producirse en fábrica) y contiene aditivos especiales que confieren mayor plasticidad y trabajabilidad prolongada. La dosificación habitual es 1:5 (una parte de premezcla por cinco de arena, más agua). Marcas conocidas incluyen Plasticor, Hidralit y Calcemit.

Preguntas Frecuentes sobre Morteros y Hormigones

¿Cuál es la diferencia clave entre mortero y hormigón?

La diferencia principal radica en la presencia de agregado grueso. El mortero solo lleva arena (agregado fino), mientras que el hormigón incorpora arena y un agregado grueso como piedra partida o canto rodado. Esto les otorga funciones estructurales y propiedades distintas.

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