Revoques de tierra frente a la intemperie. Estrategias de mejora adherente mediante materiales naturales

Earth plasters against weather. Adhesion-improvement strategies using natural materials

Rebocos de terra contra o tempo. Estratégias de melhoria de adesão usando materiais naturais

Gonzalo García Villar arqgonzalogv@gmail.com

Centro Regional de Investigaciones de Arquitectura de Tierra Cruda - Facultad de Arquitectura y Urbanismo - Universidad Nacional de Tucumán - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, Argentina

Guillermo Rolón guillerolon02@gmail.com

Instituto de Investigaciones Territoriales y Tecnológicas para la Producción del Hábitat - Facultad de Arquitectura y Urbanismo - Universidad Nacional de Tucumán - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, Argentina

El uso de materiales naturales como la tierra, con escaso o nulo procesamiento industrial, constituye un aporte de gran importancia para la sostenibilidad ambiental (Castilla Pascual, 1998:1; Minke, 2006:51; Schroeder & Lemke, 2015:50) en un contexto en el que el rubro de la construcción representa alrededor del 39 % de las emisiones de dióxido de carbono (Ré & Filippín, 2021:2). Teniendo en cuenta que la arquitectura con tierra es la forma en la que al menos un tercio de la población mundial resuelve la producción de su hábitat, este campo de estudio resulta relevante para pensar desarrollos tecnológicos que colaboren en la mitigación del impacto ambiental (Minke, 2005:13). De esta forma, desarrollar sistemas constructivos y diferentes técnicas con tierra que puedan resolverse con la mayor incorporación de materiales naturales, manteniendo adecuadas prestaciones, constituye una estrategia en favor de modificar la matriz productiva de la arquitectura y la construcción. Una de estas técnicas son los revoques con tierra que, por su versatilidad, pueden ser empleados en muros y techos también de tierra, así como sobre otros materiales naturales o industrializados (Santos et al., 2019:322).

Los revoques juegan un papel muy importante en la estética y la durabilidad de las edificaciones (Faria & Lima, 2018:10; Sosa et al., 2013:2). Al exterior actúan como capas de sacrificio para proteger a las construcciones del intemperismo. Diversos fenómenos pueden afectar fundamentalmente a los muros: la acción abrasiva del viento, el desgaste mecánico por lluvia por escurrimiento o goteo, las dilataciones y contracciones del material ante cambios de temperatura, las fracturas por congelamiento del agua al interior del revoque o la degradación por lluvia ácida (Faria & Lima, 2018:35; Mattone, 2011:319; Quiñónez & Ayala, 2014:2). A estos efectos también pueden sumarse, al margen de la acción antrópica, procesos de biodeterioro por acción química o mecánica de insectos y microorganismos (Rolón y Cilla, 2012:37–38; Rolón et al., 2016:4–9). Asimismo, los revoques pueden ser protegidos para favorecer su durabilidad mediante la implementación de aleros o la estabilización de las mezclas con productos hidrófugos, o su protección luego del secado con pinturas repelentes al agua —pero permeables al vapor— (Castilla Pascual, 2004:27; Minke, 2005:119; Stazi et al., 2016:27).

Ahora bien, la prestación de los revoques de tierra depende de la compatibilidad de los materiales, de la homogeneidad de las superficies de muros a revestir y de la cohesión alcanzada (Delot, 2015:59–76; García Villar, 2023:9). La mayor compatibilidad entre estos revoques ocurre con muros resueltos con algunas de las técnicas de construcción con tierra. Sin embargo, existen determinados casos en que los muros presentan simultáneamente materiales diferentes, además de la tierra, que hacen heterogénea la superficie muraria y comprometen su compatibilidad y estabilidad. En los sistemas constructivos con técnicas mixtas el empleo de madera o metal en la estructura de sostén genera cambios de materialidad en la superficie (HABYTED & CYTED, 2003:39–43), como el caso específico de la Tierra Alivianada Encofrada (TAE). Esta técnica está compuesta por un armazón de madera relleno con fibras embarradas que conforman bloques sólidos en los espacios vacíos de la estructura (Gaia, 2003:9; Volhard, 2016:72–86; Wieser–Rey et al., 2019:168). Por su conformación, ambos materiales quedan simultáneamente expuestos al momento de aplicar los revoques. Esto provoca adherencias diferenciales del revoque sobre el muro, y estas diferencias pueden verse reflejadas en fisuras paralelas a la estructura de madera y en una reducción de la adherencia general. Por lo tanto, para revocar sobre este tipo de muros es preciso homogeneizar la superficie previamente de manera de garantizar una adherencia uniforme. Al mismo tiempo, esta homogeneización puede colaborar en retardar la absorción del agua que ejerce la madera sobre la mezcla de revoque aplicado, cuestión que también puede derivar en un desprendimiento o un agrietamiento excesivo del revoque (Delot, 2015:59–60; Weismann y Bryce, 2009; Moreteau, 2012).

Frente a estas problemáticas planteadas, y en continuidad con investigaciones anteriores sobre capas de homogeneización o agarre (García Villar, 2023:1–10), el objetivo de esta investigación consistió en evaluar las variaciones en la adherencia de los revoques de tierra aplicando capas de agarre de material natural sobre muros de TAE frente a los factores de intemperie como la lluvia, el viento y la radiación solar, en función de variables como orientación y tipo de pintura de protección.

El diseño experimental consistió en evaluar las variaciones de adherencia de revoques de tierra aplicados en dos paneles experimentales de TAE que fueron sometidos al intemperismo durante dos períodos de lluvia en el campo experimental del Centro Regional de Investigaciones de Arquitectura de Tierra Cruda, de la Universidad Nacional de Tucumán. La adherencia fue medida mediante el método de arrancamiento de morteros y sustratos, es decir, rotura por esfuerzo de tracción normalizado según la Norma IRAM 1764 (2003) y considerando los rangos de fuerza adhesiva establecidos en la Norma Alemana DIN 18947 (2013), clase 1 (SI) ≥ 0,05 N/mm² y clase 2 (SII) ≥ 0,10 N/mm², para evaluar la magnitud de los resultados obtenidos.

2.1. Implantación y construcción de paneles

Los paneles fueron dispuestos con relación a los cuatro puntos cardinales. Están constituidos por una estructura maestra de tablas de pino de obra de 0,15 m x 0,025 m y montantes y travesaños conformando una trama horizontal y vertical cada 0,70 m aproximadamente de igual escuadría. Cada panel posee un ancho final de 2,13 m y una altura de 2,05 m (Figuras 1a y 1g). Para el relleno se empleó malhoja (nombre local del residuo agrícola de cosecha de la caña de azúcar) humedecida en barbotina (barro líquido). La tierra para la elaboración del relleno del panel corresponde a un suelo arcillo limoso de la ciudad de San Miguel de Tucumán.

El proceso constructivo del muro consistió en encofrar con tablas sucesivamente cada uno de los cuadros de la estructura e ir rellenando con manojos de malhoja escurridos y presionando con las manos. Luego se dejó secar durante 30 días antes de ser revocados (Figura 1b).

Figura 1
Proceso de ejecución de paneles experimentales de TAE para evaluación en intemperie
Fuente: fotografías y planimetrías de elaboración propia.

2.4 Ensayos de arrancamiento

Para realizar los ensayos sobre los paneles expuestos a la intemperie se diseñó y construyó un instrumental específico, el cual consiste en una estructura de hierro posible de atornillarse al panel y ejecutar los ensayos. Consta de un armazón de planchuela metálica de 2” x 1/8” preparado para cruzar dos ejes rotatorios paralelos a los paneles (solo un eje se utiliza para el ensayo de arrancamiento, el segundo está diseñado para un ensayo de adherencia denominada cizallamiento), realizados con varilla roscada de 0,8 cm de diámetro donde giran las poleas (Figura 2). Este instrumental es una adaptación del indicado en la norma IRAM 1764 (2003) correspondiente a «Método de ensayo para revoques y carpetas». El procedimiento para ejecutar el ensayo requiere de la preparación de las muestras a ser ensayadas, las cuales se obtienen cortando el revoque en rectángulos de 10 cm de ancho por 8 cm de alto con una amoladora de disco diamantado de 9”. Se ensayaron 5 muestras por orientación y por pintura de protección en sectores de madera expuesta (sector con capa de agarre), y 5 en el sector sin madera (sector de relleno de muro) para control. A los rectángulos se adhirió una pieza metálica rectangular de 6 cm x 8 cm que contiene un anillo de agarre. Se empleó como pegamento una resina epoxi para elementos de construcción y anclajes Sikadur–31.

Luego de 24 horas de secado del pegamento, se engancha un cable de acero al anillo de la pieza metálica y este se pasa por la polea que une al recipiente que aplica la carga (Figura 2). La ejecución del ensayo propiamente dicho se realiza colocando 500 g de arena en el recipiente cada 10 segundos hasta desprender la muestra de revoque del muro.

Figura 2
Instrumental de arrancamiento para los muros experimentales de TAE expuestos a la intemperie.
Fuente: planimetría y fotografía de elaboración propia.

El período experimental considerado abarcó desde el 1 de diciembre de 2020 hasta el 1 de abril de 2022. La Figura 3 muestra las condiciones concretas de emplazamiento de los paneles.

3.1. Registro meteorológico

Viento

En la Tabla 1 se muestran los datos de la dirección de los vientos en porcentaje según el total registrado para todo el período (frecuencia de registro corresponde a 15 minutos). El valor correspondiente a SO (sudoeste) es el más alto de todas las orientaciones para el período considerado, con 11,4 %, seguido por la dirección SSO (sudsudoeste) con 10,2 %. Estos datos dejan ver que el sector SO–SSO es el más afectado por la acción del viento (Figura 3).

Precipitaciones

Se registraron 147/486 días con lluvia (30 %) con una máxima diaria de 101,9 mm, y una precipitación total para el período considerado de 1612,3 mm.

Radiación solar

La radiación solar en el período considerado fue de 165,7 W/m², mayor durante los meses de verano y menor durante el invierno. Por la disposición de los muros experimentales, la orientación norte fue la más afectada debido a la cantidad de horas de plena exposición, seguida de la orientación este con menor cantidad. En tercer lugar, lo fue la orientación oeste, con obstrucciones por la presencia de árboles y construcciones cercanas. El sector sur prácticamente no tuvo exposición.

Figura 3
Esquema de emplazamiento de paneles experimentales y factores climáticos analizados
Fuente: imagen satelital Google Earth. Esquematización: elaboración propia. Rosa de los Vientos: elaboración propia en software Microsoft Excel.

Tabla 1
Registro de la dirección de los vientos en porcentaje para el período considerado.
Fuente: Estación meteorológica El Colmenar. https://agromet.eeaoc.gob.ar/index.php

3.2. Resultados de los ensayos de arrancamiento

Los resultados de los ensayos de adherencia se exponen en la Tabla 2 y contemplan las variables pinturas de protección (cera y aceite, sintética), orientaciones (sur, norte, este, oeste), y sector de muro (capa de agarre, relleno).

Tabla 2
Resultados de ensayo de arrancamiento. Valores de fuerza adhesiva expresados en N/mm²
Fuente: elaboración propia

Del análisis de los datos registrados se observa:

• Los valores de fuerza adhesiva sobre el sector de capa de agarre resultaron en menos de la mitad que los de relleno.

• Entre sectores de pinturas protectoras, los revoques con cera y aceite se comportan mejor que la pintura sintética en el 88 % de las veces.

• Comparados los valores de fuerza adhesiva entre orientaciones, no existen diferencias significativas en ninguno de los dos sectores, pero se destacan la orientación sur y oeste con los valores más elevados.

3.3. Análisis del desempeño según orientaciones y tipo de pintura

Si se analizan comparativamente las orientaciones en interacción con las pinturas, no se observan diferencias significativas (Figura 4); en todos los casos los valores medios fueron similares. La orientación este para la pintura sintética muestra la media más baja de toda la serie, pero en general las pinturas de cera y aceite son levemente superiores a las de pintura sintética.

Figura 4
Valores de fuerza adhesiva expresados mediante diagrama de cajas y bigotes
Fuente: elaboración propia.

3.5. Análisis estadísticos del ensayo de arrancamiento

El análisis de normalidad realizado mediante la prueba de Shapiro–Wilk revela que las variables de pintura, sector de muro y orientación, no siguen una distribución normal. Asimismo, al evaluar las interacciones, se observa que las combinaciones de capa de agarre versus pintura sintética y sector de muro versus pintura sintética tampoco cumplen con la normalidad. De manera similar, en la interacción entre pintura y orientación, los grupos este versus cera y aceite, oeste versus cera y aceite, sur versus cera y aceite, y sur versus pintura sintética, también presentan falta de normalidad. Por último, en la interacción entre sector de muro y orientación, los grupos oeste versus sector de muro, norte versus capa de agarre, y este versus capa de agarre, tampoco se ajustan a una distribución normal.

Además, el valor p significativo obtenido en la prueba de Levene, que es de 0,0262 (≤ 0,05), indica que existe evidencia suficiente para rechazar la hipótesis nula de igualdad de varianzas. En otras palabras, las varianzas no son homogéneas entre los grupos.

Dada esta situación, se optó por llevar a cabo un ANOVA robusto, el cual es más flexible y menos sensible a las desviaciones de los supuestos de normalidad y homogeneidad de varianzas. Los resultados del ANOVA robusto confirman que existe una diferencia significativa en la variable sustrato (capa de agarre versus sector de muro) en todos los casos analizados, mientras que no se encontraron diferencias significativas en las variables de orientación y pintura (Tabla 3).

Tabla 3
Datos estadísticos obtenidos mediante el test de ANOVA robusto T3way.
Fuente: elaboración propia

En términos generales, los resultados del experimento indican que el empleo de materiales naturales en la aplicación de la capa de agarre (tierra, arena, engrudo y fibras de malhoja) origina que no se observen diferencias estadísticamente significativas en la variación de la fuerza adherente de los revoques en función de la orientación de las caras de los muros, considerando las variables de sector de muro y pintura de protección. En otras palabras, a lo largo de un período de dos años o, más específicamente, dos períodos de lluvia, no se registran alteraciones diferenciales a destacar en la adherencia de los revoques debido a la exposición a la intemperie en diferentes direcciones.

Sin embargo, al analizar las medias de los datos obtenidos sobre la capa de agarre, se advierte que las orientaciones norte y este presentan los valores más bajos en la serie de muestras, sin ser por ello relevantes. Esta coincidencia con las orientaciones menos favorables se relaciona con la exposición a la radiación solar, siendo la orientación sur la que prácticamente no recibe radiación directa del sol (considerando que esta gama de radiación es la más influyente). Además, la orientación oeste experimenta una radiación obstruida por vegetación y edificios. Es plausible que el calor generado en las caras de los muros más expuestas a la radiación solar cree condiciones propicias para la degradación de los componentes naturales de la capa de agarre, lo que podría favorecer una pérdida gradual de la fuerza adherente de los revoques. Este efecto podría ser detectable en períodos de evaluación más extensos, cuestión que requeriría una nueva evaluación.

Cabe destacar que no se observaron efectos similares en los ensayos realizados en el sector de relleno del muro. Esta diferencia podría atribuirse a la mayor heterogeneidad de la capa de agarre en comparación con el sector de relleno y a la presencia de engrudo, que es un componente diferencial con el sector de relleno y también es susceptible de perder su capacidad adherente debido al calor generado por la radiación solar.

En cuanto a los valores de fuerza adhesiva obtenidos, se constata que son bajos en comparación con los parámetros propuestos por la Norma Alemana DIN 18947 (2013) para la clase 1 (SI), que establece valores mínimos de 0,05 N/mm². Estos valores son incluso inferiores a los obtenidos en condiciones de laboratorio para la misma técnica constructiva (García Villar, 2023:7). No obstante, se podría considerar que la adherencia lograda es suficiente si se pone en relieve el propósito previsto de estos revoques. En tal sentido, se observa que la capa de agarre logra homogeneizar las condiciones de anclaje del revoque y evita la aparición de fisuras en el sector correspondiente al cambio de material del muro de TAE; además, no se registran desprendimientos después del período de evaluación.

Al analizar las razones de los bajos valores obtenidos, se identifican dos posibles motivos. En primer lugar, la naturaleza heterogénea de las superficies a revocar, debido a su composición y a la presencia de vacíos inherentes a la técnica constructiva (Figura 1f). En segundo lugar, las características del proceso de preparación de las muestras, que involucran un método destructivo de acondicionamiento posterior al período de evaluación, utilizando una amoladora de disco diamantado de 9". Se presume que este procedimiento puede generar vibraciones que debiliten la adherencia de las muestras. En contraste, investigaciones previas que utilizaron el moldeado previo y en húmedo de las muestras en el laboratorio arrojaron resultados de fuerza adhesiva superiores (García Villar, 2023:7). Este tema ha sido observado por otros autores (Faria et al., 2019:51; Santos et al., 2018:10), quienes también señalaron esta problemática al tener que quitar material alrededor de la muestra para colocar el instrumental de ensayo, en algunos casos generando el desprendimiento de la muestra misma durante el corte.

En relación con el diseño experimental propuesto, no se encontraron antecedentes similares que proporcionen indicios sobre el tiempo necesario de exposición adecuada para los ensayos a la intemperie. Si bien algunos estudios han evaluado revoques exteriores, en general no han considerado factores como el paso del tiempo, la posible influencia de la intemperie o la orientación (Hamard et al., 2013; Quiñónez & Ayala, 2014), lo que sugiere una falta de investigaciones en esta área específica.

El propósito central de esta investigación fue evaluar si las condiciones de intemperie influyen en la fuerza adherente de los revoques analizados dentro del marco temporal considerado. Los resultados obtenidos en este estudio brindan conclusiones significativas que respaldan la eficacia de los materiales naturales utilizados en este estudio como revestimientos y protectores de los muros de TAE, al mismo tiempo que contribuyen a la sostenibilidad ambiental por la naturaleza de los mismos.

Es fundamental resaltar que, a lo largo de los ensayos de adherencia realizados en el sector de muros con capa de agarre, se observó uniformidad en el rendimiento de los materiales, sin importar la orientación a la que se expusieron y el valor de fuerza adherente alcanzado. Esta consistencia en los resultados sugiere la versatilidad de los materiales naturales empleados en esta investigación, como revestimientos y protectores de muros de composición mixta, lo cual es de gran relevancia para su aplicabilidad en diversas situaciones y configuraciones arquitectónicas. Adicionalmente, se observó que la adherencia de los revoques, ya sea utilizando pintura natural o sintética, se mantuvo en niveles de rendimiento similares a lo largo del período de evaluación. Este hallazgo indica que los materiales naturales pueden considerarse opciones viables, como alternativa a los sintéticos e industrializados, y funcionales para proteger los muros de TAE, lo que brinda a los diseñadores y constructores una mayor flexibilidad en la elección de los materiales de acabado.

Respecto de la evaluación realizada en cuatro orientaciones distintas durante dos períodos de lluvia, no se identificaron diferencias significativas que sugieran un deterioro debido a la exposición climática en la adherencia de los revoques de tierra en esta técnica constructiva. Por lo tanto, se sugiere la necesidad de llevar a cabo nuevas investigaciones considerando un período de evaluación más prolongado o emplear otro método de evaluación para comprender mejor las posibles afectaciones. Sin embargo, es importante señalar que las orientaciones que reciben una mayor radiación solar mostraron los valores medios más bajos de fuerza adhesiva, específicamente en los revoques del sector de muro con capa de agarre, lo que merece una mayor atención en futuros estudios.

Por último, se observó que el acondicionamiento de las muestras en estado seco tendría impacto en la disminución de la adherencia y en la dispersión de los datos, ello advertido en todo el conjunto, sin distinción significativa según la orientación. Esto se ha evidenciado en los valores notablemente más bajos de los revoques evaluados en condiciones de intemperie en comparación con otras investigaciones que utilizaron revoques preparados en húmedo y evaluados en laboratorio.