MORTEROS

TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO

Instituto Tecnológico de Oaxaca

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE OAXACA

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA

UNIDAD II

MORTEROS

MATERIA:

TECNOLOGÍA DEL CONCRETO

PRESENTA:

MARTÍNEZ CRUZ SELENA

NOMBRE DEL MAESTRO:

M.C. SAMUEL RAMÍREZ ARELLANES

21/SEP/2015

Contenido

INTRODUCCIÓN...........................................................................................................................

¿QUÉ ES MORTEROS?................................................................................................................

HISTORIA DE LOS MORTEROS...................................................................................................

MORTEROS PREHISTÓRICOS................................................................................

MORTEROS EGIPCIOS............................................................................................

MORTEROS GRIEGOS.............................................................................................

MORTEROS ROMANOS...........................................................................................

MORTEROS MEDIEVALES......................................................................................

MORTEROS MODERNOS........................................................................................

MORTEROS ACTUALES...........................................................................................

TIPOS DE MORTEROS.................................................................................................................

Según conglomerante o característica específica.....................................................

Clasificación según composición...............................................................................

Según su uso o aplicación.........................................................................................

Según su método de fabricación................................................................................

Según su forma de suministro....................................................................................

DOSIFICACIÓN DE MORTEROS..................................................................................................

PROCEDIMIENTO.....................................................................................................

DATOS DE LA OBRA................................................................................................

DATOS DE LOS MATERIALES.................................................................................

PASOS A SEGUIR.....................................................................................................

EJEMPLO DE DOSIFICACIÓN......................................................................................................

SELECCIÓN DE LA FLUIDEZ.......................................................................................................

DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DE DOSIFICACIÓN....................................................

SELECCIÓN DE LA RELACIÓN AGUA/CEMENTO (A/C).............................................................

Resistencia.................................................................................................................

Durabilidad.................................................................................................................

ESTIMACIÓN DEL CONTENIDO DE CEMENTO..........................................................................

CÁLCULO DE LA CANTIDAD DE AGUA.......................................................................................

CÁLCULO DEL CONTENIDO DE AGREGADO............................................................................

CÁLCULO DE LAS PROPORCIONES INICIALES........................................................................

PRIMERA MEZCLA DE PRUEBA. AJUSTE POR HUMEDAD DEL AGREGADO.........................

Volumen de mortero a preparar.................................................................................

Ajuste por humedad del agregado.............................................................................

AJUSTES A LA MEZCLA DE PRUEBA.........................................................................................

Ajuste por fluidez........................................................................................................

Ajuste por resistencia.................................................................................................

CANTIDADES DE MATERIAL A UTILIZAR POR CADA 50 kg DE CEMENTO.............................

COSTO DE 1 m3 DE MORTERO..................................................................................................

COSTO DE UN m² DE MURO EN LADRILLO TOLETE COMÚN, PARA LA

CONSTRUCCIÓN DE MAMPOSTERÍA ESTRUCTURAL (espesor =12 cm)................................

FERROCEMENTO.........................................................................................................................

CONCLUSIONES...........................................................................................................................

BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA.....................................................................................................

INTRODUCCIÓNEl propósito de este trabajo es recopilar y dar alcances acerca de los conceptos básicos y más resaltantes de los morteros de cemento, así también mencionar sus principales aplicaciones.

El mortero es, en el mundo, uno de los materiales de uso más frecuente en las construcciones en general, por su variada gama de posibilidades de utilización. En los últimos años debido al auge que ha tomado el empleo de la mampostería estructural y su influencia en la ejecución de obras civiles principalmente edificaciones, el consumo de mortero se ha incrementado enormemente, siendo utilizado como elemento de pega o de relleno. Sin embargo, hasta el momento, no han existido procedimientos técnicos de diseño, producción y control que garanticen una buena calidad de este material, como sí se tienen para el concreto.

¿QUÉ ES MORTEROS?Los morteros son mezclas plásticas aglomerantes, que resultan de la combinación de arena y agua con un cementante que puede ser cemento, cal, yeso, o una mezcla de estos materiales.La dosificación de los morteros varía según los materiales y el destino de la mezcla. Se elaboran comúnmente en forma manual, mecánicamente o bien, premezclados.Es amplia la utilización de morteros, de cemento, de cal o mixtos; destacando su empleo en mamposterías, aplanados, recubrimientos y pegado de piezas diversas.

HISTORIA DE LOS MORTEROS

MORTEROS PREHISTÓRICOS

La cal como ligante y el mortero de cal se mencionan ya en la Biblia (Deuteronomio 27,2), El descubrimiento de las propiedades ligantes de la cal es tema de especulación. Algunos autores (Furlan, 1975) renuncian a datar los primeros morteros de cal, mientras que otros (Malinowski, 1991) lo sitúan muy al comienzo de la Historia del hombre, cuando éste empezó a usar el fuego para calentar- se en cuevas de rocas calizas o cuando se preparaba la comida en hogares construidos de dicho material. La caliza calcinada se apagaba en contacto con la humedad o la lluvia, y el polvo resultante tenía propiedades ligantes de materiales.

Una de las primeras aplicaciones de la cal apagada fue como tinte en pinturas en cuevas (Malinowski, 1991). En Turquía, en la villa neolítica de Çatal Hüyük (6.000 a. J.C.) el “enyesado” que recubre suelos y muros, y que sirve de soporte a pinturas y al modelado de animales en los templos, es una arcilla blanca autóctona aplicada tal cual; en cuanto al mortero de tierra, utilizado para la construcción de las paredes, negro y rico en cenizas y restos de huesos, toda- vía no disponía de un auténtico ligante.

A tenor de lo reflejado en la literatura, debe diferenciarse entre las civilizaciones avanzadas de la época, situadas en el cercano Oriente y en Mesopotamia, con sorprendentes conocimientos sobre los materiales y técnicas de construcción, y el res- to de civilizaciones prehistóricas de las que se tienen noticia.

Malinowski (1982 y 1991) hace referencia a esas primeras culturas. El uso de morteros sólo de cal tiene su primer empleo conocido en la Máscara de Jericó, una calavera cubierta con un emplasto de cal pulido, que data del año 7.000 a. J.C. Estas excavaciones en Jericó, la más antigua ciudad neolítica fortificada conocida, supuso una revolución en las ideas que sobre este período se tenían. Se han encontrado casas construidas con ladrillos, y con suelos hechos de un mortero de cal con superficies pulidas (llamadas “enlucidos” o “emplastes” por los arqueólogos), y, a menudo, superficies con una capa de emplasto duro coloreado. Granos de cereales y otros restos orgánicos presentes en el mortero han permitido datarlo alrededor del 7.000 a. J.C., mediante la técnica del carbono-14. El nivel estratigráfico más profundo se ha estimado que es del9.000 al 8.000 a. J.C.

Un reciente estudio de Reller (1992) ha encontrado en Nevali Çori (Turquía) restos de utilización de mortero de cal en pavimentos, que datan del10.000 al 8.000 a. J.C. En excavaciones posteriores de viviendas neolíticas, situadas en el Mediterráneo Oriental y en Europa, se han encontrado suelos similares de mortero de cal, tratamientos de la superficie y técnicas de pulimentado similares. Wooley (1958) se refiere a éstos como ‘’los pueblos de los suelos pulimentados”.

Las amplias zonas de suelos de mortero en los yacimientos neolíticos indican que debieron usarse considerables cantidades de cal. La tecnología de la construcción, la calcinación de la caliza, el apagado de la cal, la mezcla del mortero, la aplicación del mismo y el refinamiento de la superficie eran indudablemente conocidos por los constructores neo- líticos. Algunos investigadores piensan que la calcinación de la caliza durante el período neolítico fue la primera aplicación del fuego para la consecución de objetivos concretos, y en él sitúan el comienzo de la pirotecnología (Frierman, 1971; Gourdin y Kingery, 1976).

A pesar del evidente uso de la cal, no hay datos claros en las excavaciones que revelen la técnica de la calcinación utilizada. Sin embargo, sí que hay restos de los hornos empleados (Garfinkel, 1987). En el asentamiento neolítico de Yiftah El, en el sur de Galilea, hay suelos compuestos de una base bien compactada, un pavimento duro de mortero de cal y una superficie cuidadosamente pulida (Lamdan y Davies, 1983). Estos sistemas de construir suelos están vigentes hoy en día. La inusual calidad del mortero analizado indica una buena selección del material. La mezcla, “cal neolítica” (Frierman, 1971; Gourdin y Kingery, 1976) y una gran cantidad de piedra caliza agregada, probablemente tenían un bajo contenido en agua, lo que, por un lado, exigía una dura compactación y, por otro, era un requisito previo para el tratamiento primario de la superficie, la extensión del segundo emplaste y el pulimentado posterior (Malinowski, 1991). Han aparecido, además, mezclados en los materiales, fragmentos de los revestimientos de los hornos de calcinación; generalmente se trata de arcilla, como material más sencillo, y a veces, paja o ramas como refuerzo.

Furlan (1975) afirma que no se conoce en Europa central y septentrional ningún ejemplo de utilización de cal en la época prehistórica. Los constructores prehistóricos se servían de arcilla cruda, con la que cubrían los suelos y las paredes de sus casas hechas de tablas de madera y de encañado. Las tapias descubiertas en las excavaciones están siempre construidas de piedras secas, y los empedrados que datan de la época de la Tène (alrededor del 450 a. J.C.) aparecen recubiertos únicamente de tierra batida. Sin embargo, en algunas excavaciones se han descubierto, no sólo en el Norte de Europa sino también en el Noreste de Auvernier, vasos de

cerámica en los que los decorados grabados estaban realizados con una materia blanca y dura. Esta sustancia, tras el análisis, ha revelado ser calcárea; a veces, aparece mezclada con polvo de huesos molidos, yeso o arcilla. No ha sido posible determinar si esta pasta blanca fue aplicada originalmente como cal, a veces mezclada con otros elementos, que se carbonataría posteriormente, o si se trataba simplemente de caliza finamente triturada, y hecha pastosa por la adición de materia grasa o de otras materias orgánicas que habrían podido servir de “ligante” (o “cola”).

MORTEROS EGIPCIOS

Los egipcios fueron los primeros en utilizar el yeso para el mampostado de los bloques de la pirámide de Keops (hacia 2600 a. J.C.) (Furlan, 1975). El uso de mortero de yeso queda casi exclusivamente limitado en la Antigüedad, a los morteros egipcios (Martinet, 1992; Ragai, 1988; Ragai, 1987; Ragai, 1989; Ghorab, 1986) y algún otro caso aislado seña- lado en la literatura (Frizot, 1975). Sólo en Grecia se ha encontrado el yeso como ligante en las paredes del Palacio de Micenas y entre los bloques gigantes del antiguo fondeadero de Kition, en Chipre (600 a. J.C.?) (Malinowski, 1982).

Se puede afirmar que fue en Egipto donde se logró en la Antigüedad el mayor conocimiento del yeso, de su preparación y aplicaciones, y también donde prácticamente se utilizó por primera vez el yeso puro como mortero. Se utilizaban diversos tipos de yesos en función de su aplicación:

Yesos de colocación

Se empleaban para facilitar la colocación de grandes bloques de piedra por deslizamiento en un plano inclinado, con el yeso como lubricante. No hay diferencias analíticas ni estructurales entre el mor tero de las juntas verticales con el yeso de empotramiento horizontal (Martinet, 1992), de escaso espesor.

La temperatura de cocción de estos yesos fue superior a 300° C, es decir, era un material obtenido por sobrecocción, en el que predominaba la anhidrita insoluble como constituyente esencial, y que tenía, por la presencia de esta fase insoluble no ligante, un fraguado extremadamente lento. Tenía características semejantes a un yeso muerto, que le impedían ejercer una unión rápida entre los bloques de piedra (Lucas, 1926; Martinet, 1991). En dichos yesos se ha detectado la presencia de carbonatos, a causa de la caliza presente en la roca de yeso empleada en la mezcla, y trazas orgánicas, como aditivos que podían formar parte de la receta (huevos, leche, vino, sangre animal…) (Martinet, 1992).

Los morteros de Giza presentaban en su composición yeso, calcita v sílice en la mayoría de los casos.

El origen del empleo del mortero de cal parece remontarse a la época neolítica. Este estudio ofrece una revisión histórica del desarrollo de los morteros como materiales ligantes en construcción a través de las distintas civilizaciones, todo ello desde la perspectiva de las técnicas de aplicación, de la composición de las mezclas y de la durabilidad y calidad de las mismas. Griegos y romanos perfeccionaron enormemente la técnica de mortero de cal, mientras que los egipcios dominaban la preparación) aplicación de los morteros de yeso. En el medievo la situación socioeconómica influyó de forma decisiva en que no se destacara ningún progreso técnico notable. En el siglo XVIII comienza la aparición de ligantes hidráulicos modernos, que desembocará en el siglo siguiente con el revolucionario cemento Portland.

Los morteros extraídos de la Esfinge indicaban un predominio de la fase yeso, como dihidrato (CaSO4.2H2O). En morteros procedentes de la segunda pirámide y del Templo se presenta la calcita como la principal fase, y en una muestra del suelo del Templo, es el cuarzo el que prevalece (Ragai, 1988; Ghorab, 1986).

Yesos de acabado

Utilizados, tras el levantamiento de cimientos y tabiques, para el taponado de las irregularidades de las superficies, de juntas de acabado o de enlucidos de decoración. Estos ligantes, a diferencia de los yesos de colocación, no presentaban prácticamente anhidrita insoluble, sino el hemihidrato (obtenido por cocción entre 120° y 160° C) que le otorgaba un fraguado rápido y buena adherencia al soporte (Martinet, 1992). El porcentaje de residuo insoluble, el contenido en carbonatos y la cantidad de sales de alteración son sin embargo muy variables, por lo que pudo haber una evolución en las técnicas de fabricación (Martinet, 1992).

Yesos de decoración

Fueron empleados en Egipto ya en época ptolomeica (IV a. J.C.), como enlucidos. Precisamente será en esta aplicación donde se mantenga fundamentalmente la utilización de yeso durante la época romana y medieval (Frizot, 1975; Ashurst, 1983; Furlan, 1975).

Estos enlucidos contenían calcita en su mayoría, en cantidad notable (más del 30% de carbonatos) en algunos casos (Martinet, 1992), sin que parezca deberse a una presencia accidental, generalmente pequeña, de la calcita en la roca de yeso, sino más bien a una adición intencionada, con objeto de blanquear la mezcla final. Esta adición de caliza a los yesos de enlucidos parece ser una práctica frecuente en la época tardía de la era faraónica (alrededor del 300 a. J.C.).También es posible que los constructores de la época ptolomeica se apercibieran, gracias a múltiples ensayos, que este añadido aportaba a la mezcla una plasticidad satisfactoria para la puesta en obra y una mejor adherencia sobre el paramento del muro a ornamentar (Martinet, 1992).

Las características de las construcciones permiten hacer algunas suposiciones sobre determinados ligantes empleados. Por ejemplo en el Templo de Amón en Karnak (Martinet, 1992) el tipo de construcción lleva a pensar en que el papel del yeso de colocación no es el de ligante. Proporciona, no obstante, una capa perfecta de reparto del peso, lo que favorece la solidez de la estructura. Esta ventaja técnica fundamental de la colocación de grandes bloques de piedra es la que explicaría su mantenimiento en todas las épocas de la historia faraónica, ya que no se conoce ningún carácter religioso atribuible al yeso para justificar su uso, al contrario de otros materiales (rocas, piedras preciosas, metales,...).

En lo referente a los enlucidos, en el Antiguo Egipto la capa de yeso era imprescindible para realizar sobre ella la decoración pictórica religiosa, puesto que, a diferencia de la caliza, sobre el gres, el material más frecuentemente empleado, no podía efectuarse sin un enlucido previo, dada la fuerte macro- porosidad del soporte (Martinet, 1992).

Los yesos de Karnak poseen características sensiblemente diferentes de los yesos de la explanada de Giza, de la Esfinge, del Templo de la Esfinge y de las Pirámides (Martinet, 1992; Ghorab, 1986; Ragai, 1988; Ragai, 1987; Ragai, 1987; Ragai, 1989).

Para justificar que los yesos de empotramiento tuviesen un papel lubricante, la explicación de la presencia de cuarzo atribuido a la carga granular del mortero, puede suponerse procedente de la fragmentación de los bloques de gres durante su colocación (Martinet, 1992).

Existen dudas sobre el método de control de la temperatura utilizada en la cocción del yeso para enlucidos (120°-160° C.), pudiendo pensarse que los egipcios habían adquirido referencias bien visuales del producto en preparación o bien de su dureza, lo que les bastaba para detener el calentamiento en el momento oportuno.

La ausencia de mortero de cal en la época faraónica sorprende, dada la cercanía de las canteras de caliza y el dominio que tenían sobre la fabricación del yeso. Puede explicarse por la elevada temperatura necesaria para la calcinación en una región en la que la madera, como fuente de energía, no era muy abundante (Martinet, 1992).

En época ptolomeica se efectúan trabajos de reconstrucción y de restauración en el Templo de Amón. A partir de este período se encuentran los primeros morteros a base de cal, testimonio de la influencia de las invasiones extranjeras (griegas y romanas) (Martinet, 1991). En definitiva, la presencia de yeso es mucho mayor en los morteros egipcios que en los europeos, independientemente de la época. Se puede descartar, también, que el mortero de cal provenga de esta civilización (Furlan, 1975).

MORTEROS GRIEGOS

Pese al gran esfuerzo de arqueólogos, científicos e historiadores, aún quedan varios aspectos por dilucidar en relación al uso del mortero de cal y a la preparación de la misma.

Puede afirmarse que el empleo de la cal como ligante tiene su origen en el período neolítico y que el uso del mortero de cal propiamente dicho corresponde a los griegos y romanos (Furlan, 1975; Malinowski, 1991), Las excavaciones realizadas atestiguan que los constructores griegos conocían los ligantes artificiales desde épocas muy remotas (Furlan, 1975), lo que corrobora la hipótesis del origen neolítico del mortero de cal. Sin embargo, la utilización del mortero de cal en Grecia para la construcción de muros es muy posterior, finales del siglo II o principio del siglo I a. J.C. (casas de Délos y de Théra) (Furlan, 1975). En anteriores construcciones, las piedras estaban unidas por un mortero hecho simplemente de tierra y de arcilla (Orlandos, 1968).Ya desde el siglo VII a. J.C., los constructores griegos hubieron de recurrir a la técnica de estucos y de revestimientos para disimular el aspecto rudo de ciertos materiales como la toba y la caliza, Vitruvio admira el enlucido griego, similar al mármol, en el Palacio de Croesus y el pulimentado de los emplastes, base de pinturas y frescos.

Como se ha comentado anteriormente, se conocen algunos ejemplos de la alta calidad del mortero pulido en los asentamientos del 1500 a. J.C. de Micenas y Minos, en la famosa cisterna de Micenas y en algunos edificios de Festo y Malia en Creta. Esta técnica adoptada por los griegos sería posteriormente aplicada por los romanos en sus construcciones hidráulicas (paredes, suelos, columnas en cisternas y en el interior de acueductos).

Vitruvio describe el pulimentado de morteros como una antigua técnica griega, y afirma que este cuidadoso tratamiento ayuda a impedir la contracción y las rupturas. Describe igualmente la aplica- ción del mortero en varias capas (3 a 6). La explicación del mecanismo y de la técnica del pulimentado del mortero, así como la razón de su aplicación en varias capas, es el resultado de recientes estudios (Malinowski, 1961 y 1979).

El pulimentado es un proceso que consiste, esencialmente, en la trituración de la cal, del carbonato o de la puzolana del mortero, para crear una estructura superficial densa, que aumente la impermeabilidad del material, acelere la carbonatación e hidratación (esto es, el

endurecimiento) y mejore la fuerza y la durabilidad del material. En las construcciones para el transporte de agua el pulimentado y endurecimiento de la superficie no sólo impide la contracción y rotura del mortero, sino que también inhibe la formación de depósitos de cal en las paredes de las cisternas y acueductos debido a la mejora del flujo del agua (Malinowski, 1982).

De forma general, los morteros helénicos están hechos a base de cal y arena fina: los estucos de cal, yeso y polvo de mármol. Pero, según las necesidades, se añadían aditivos para hacer el mortero más duro y estable. En Théra, se introducía en la mezcla cal-arena polvo volcánico o “Tierra de Santorin’’, obtenida en la isla. Así se conseguían morteros estables al agua y puede considerarse que éste es el origen de los morteros hidráulicos modernos. Estos morteros estables al agua, así como la técnica de pulimentado de superficies, antes mencionada, fueron adoptados también por los romanos para la construcción de cisternas y acueductos.

El procedimiento de añadir a la mezcla cal-arena sustancias que confieran al mortero estabilidad ante el agua y una mayor dureza era utilizada también fuera de la citada isla, en otras partes de Grecia. Así se ha encontrado “Tierra de Santorin” en estucos que ornamentaban el Héphaïstéion de Atenas (Furlan, 1975). Ante la falta de roca volcánica, se utilizaba tejo o ladrillo triturado, como testimonia, a simple vista, la coloración rosa de ciertos enlucidos exteriores. El punto crucial en la historia del mortero es la adición a la mezcla de materiales que pudieran favorecer las características de la misma, y, más concretamente, el comienzo del empleo, tan extendido posteriormente, de puzolanas (primero naturales, más tarde artificiales), que en su reacción con la cal mejoran la dureza y estabilidad del mortero.

El primer uso conocido de tierra cocida (tejas, ladrillos,...) se remonta a la época de construcción de los aljibes de Jerusalén (bajo el reinado de Salomón, en el s. X a. J.C.)(Santarelli, 1960). Este uso parece que fue introducido por obreros fenicios que cono- cían empíricamente las propiedades de estos mate riales puzolánicos.

MORTEROS ROMANOS

Son los romanos los herederos de la tecnología de la construcción griega, y más concretamente del empleo del mortero de cal. Ya se ha señalado previamente que los romanos aplicaron la antigua técnica griega del pulimentado del mismo en sus construcciones para la conducción de agua, además del uso del mortero de cal, opus caementitium, en otras construcciones como el Panteon, el Coliseo y acueductos como el de Segovia o Pont du Garde.

Introdujeron en algunas de sus construcciones el sistema de aplicación del mortero en multicapa, como queda de manifiesto en los estudios realizados en el acueducto de Cesarea (Malinowski, 1979 y 1982), donde se aplicaron separadamente las distintas capas para favorecer el endurecimiento de cada una de ellas. En esta construcción, en concreto, una ligera capa grisácea, que contiene cenizas, es una lámina ligante; una blanca, con polvo de mármol, previene la contracción; y una capa rojiza, puzolánica, muy finamente pulimentada, de cerámica, asegura el endurecimiento en agua, la impermeabilidad y su consistencia.

Los romanos también heredaron de los griegos la técnica de añadir a la mezcla diversas sustancias que favorecían las características del mortero. Por ejemplo, con frecuencia se añadía lava ligera como agregado, como lo demuestran los morteros hallados en el Foro Romano en Ostia, en Pompeya y Herculano. La gran durabilidad de estos morteros pulidos se explica por la baja absorción y desorción de agua del agregado; al actuar de igual forma para la entrada de aire, afecta también al hinchamiento y a la contracción del mortero. Se puede señalar, por tan- to,

que la civilización romana mejoró los procedimientos de fabricación de la cal y las técnicas de aplicación de su mortero.

Una de las más antiguas menciones del opus caementitium se encuentra en Caton (II a. J.C.), quien describe ya una construcción ex calce et caementis. Se desconoce la fecha exacta de la introducción del mortero de cal en Roma, pero se sabe que la téc- nica fue utilizada en los dos últimos siglos de la República (II y I a. J.C.), que se desarrolló y generalizó rápidamente, sustituyendo a los sistemas anteriormente utilizados, tales como el opus quadratum (gruesos bloques ajustados sin mortero) y el opus latericium primitivo, en “later crudus” o ladrillos secos.

Existen pruebas evidentes de la consistencia y durabilidad de esos morteros romanos, incluso en las condiciones más adversas. Se han efectuado análisis comparativos entre morteros romanos y actuales, sometiéndolos a condiciones ambientales desfavorables. En idénticas circunstancias, los morteros recientes sufren un daño mucho mayor que el de los romanos (Malinowski, 1961). Este hecho puede también constatarse al comparar acueductos de la época romana y construcciones marítimas actuales, como fondeaderos, y advertir su excelente estado de conservación (Malinowski, 1979).

La gran consistencia y durabilidad de los morteros romanos es citada por un gran número de autores (Malinowski, 1961, 1979, 1982; Morgan, 1988 y1992; Furlan, 1975 y 1990; Rassineux, 1989). Parece achacarse la resistencia de los morteros, en aquellas construcciones que han mantenido un contacto directo con el agua, a la adición de sustancias que confieren al mortero propiedades hidráulicas (Malinowski, 1961 y 1979; Furlan, 1975; Rassineux, 1989), por la formación de silicatos de calcio hidratados similares a los obtenidos en el cemento moderno, bien sea por el empleo de cal con contenidos significativos de esos silicatos, o por la adición expresa de sustancias con reacción puzolánica, como tierra volcánica, tejas, ladrillos o arcillas (Rassineux, 1989).

Vitruvio es la mejor fuente para el estudio de los elementos constitutivos del mortero de cal romano (I a. J.C.). Por él sabemos que la mezcla de materiales se hacía en la proporción de una parte de cal por tres de arena, o de dos por cinco según la calidad de la arena. Pero además de estos elementos principales, menciona también el empleo de aditivos que, como se ha comentado anteriormente, ya eran usados por los griegos, tales como las cenizas volcánicas o la teja triturada, tierra cocida, etc. De hecho, los romanos practicaron a gran escala la adición a la cal de arcilla cocida y sobre todo de puzolana (roca volcánica proveniente de los yacimientos descubiertos en Pozzuoli cerca de Nápoles), lo que confiere al mortero, como ya se ha dicho, propiedades hidráulicas. En otros lugares donde no se disponía de este material se emplearon otro tipo de sustancias, “puzolanas artificiales”, con similares resultados (Morgan, 1988; Rassineux, 1989).

Sin embargo, se ha pretendido profundizar más en la excelente calidad de estos morteros romanos buscando otros factores, además del uso de los aditivos anteriormente comentados. Diversos autores (Malinowski, 1961; Furlan, 1975; Furlan, 1990) señalan que, además de las características de composición, el mortero romano debe su excepcional calidad al cuidado con el que se elegían y mezclaban sus elementos constitutivos. La masa del mortero era comprimida con pilones, para llenar absolutamente todos los intersticios, expulsando la menor burbuja de aire. Se ha señalado también que la calidad de los morteros romanos estaba unida no sólo a los secretos de fabricación, sino, particularmente, a aditivos muy especiales.

Es posible que, para usos particulares (colocación de mosaicos, enlucidos sometidos a la acción del agua, etc.), los constructores romanos hicieran uso de aditivos tales como la albúmina y la caseína. La utilización de urea y de aceites tampoco se excluye. Sin embargo, todo induce a pensar que nunca hubo otros secretos. Pues si tales secretos hubieran existido, habrían sido

transmitidos, sin duda, por la tradición. Todo lleva, por tanto, a creer que la calidad de los morteros romanos se debe esencialmente al uso de materiales convenientes (buena selección de la cal, del agregado y en casos de mezclas especiales, de otras sustancias como terracota, tejas, etc.), a la homogeneidad y correcta proporción de las mezclas, a la perfecta cocción y extinción de la cal, y a una aplicación particularmente cuidadosa (Malinowski, 1961; Furlan, 1975).

MORTEROS MEDIEVALES

Habida cuenta de las investigaciones realizadas sobre los morteros de la Edad Media, puede indicarse que en este período no hubo ningún progreso técnico notable. Hay un acontecimiento histórico previo de gran importancia en el posterior devenir de las técnicas de construcción, la caída del Imperio Romano. A partir de la misma fue difícil conservar una visión de conjunto de dicha evolución técnica, pues, a causa de las grandes invasiones, cada país, cada región, siguió en lo sucesivo su propia vía de desarrollo. Desde entonces los morteros varían también mucho de un lugar a otro, de una época a otra, incluso entre diversos edificios con- temporáneos. Aunque siempre se corre un riesgo al generalizar, se puede decir que, muy a menudo, los materiales empleados son de mediocre calidad, frágiles, poco homogéneos y aplicados sin el asentamiento característico de las construcciones romanas (en el interior de los muros quedan frecuentemente numerosas cavidades) (Furlan, 1990).

Los constructores medievales, con lógicas variaciones regionales, continuaron elaborando morteros con los mismos ingredientes que lo hacían los romanos, aunque probablemente sin una selección tan cuidadosa de los materiales, y continuaron también aplicándolos de forma parecida, aunque, como ya se ha indicado, no tan esmeradamente como lo hicieron los súbditos del Imperio Romano.

Quizás convenga matizar, de entrada, la diferencia de composición química existente entre los morteros, habitualmente de cal o yeso con un agregado, y los enlucidos o emplastes, aplicados en las superficies de las paredes y que son, a veces, soportes de frescos y pinturas, con presencia de ciertos aditivos como pelos de animales (Newton, 1987).

Los morteros medievales en Francia, en los siglos IX, X y XI, son, generalmente, de calidad muy mediocre, a pesar de la presencia, a veces, de tejo. Hay que señalar que el tejo puede desempeñar dos funciones bien distintas. Por su naturaleza porosa, los pequeños fragmentos de tierra cocida hacen a los morteros más permeables al aire y así permiten una mejor carbonatación de la cal. Por otra parte, ciertas arcillas cocidas pueden tener una actividad puzolánica. No obstante, la “reactividad” es a menudo muy débil o nula, porque depende de la naturaleza de la arcilla y de la temperatura de cocción. Los mejores resultados se obtienen generalmente para temperaturas por debajo de la temperatura de cocción de ladrillos y tejas. En consecuencia, la adición de tejo no mejora necesariamente la calidad de un mortero (Furlan, 1975).

Se atribuye este descenso de la calidad particularmente a la pérdida de los procedimientos romanos de fabricación de la cal; esto implica su selección, la cocción y extinción, y también la homogeneidad y proporción de las mezclas. Efectivamente, se encuentran en la literatura ejemplos de este último factor, con grandes variaciones de la relación ligante/agregado (Gutiérrez-Solana, 1989), y siempre con una proporción de aglomerante muy superior a la de los morteros actuales.

Otros aspectos que parecen haber sido descuida- dos en la elaboración de los morteros medievales, que repercuten de forma directa en su calidad, habida cuenta de la importancia de este proceso (Malinowski, 1961, 1979 y 1982; Furlan, 1975

y 1990; Morgan, 1988 y 1992; Rassineux, 1989; Frizot, 1975), son la calidad del agregado, su granulometría, si tuvo o no tratamiento previo, y el proceso de homogeneización de la mezcla, Sin embargo, la consideración de que la disminución de calidad se debió a la variación en la preparación de la cal, subestima la importancia de la aplicación del mortero en la obra, que influye en la consistencia y durabilidad del mismo (Malinowski, 1961; Furlan, 1975).

A partir del siglo XII las mezclas son más homogéneas y la calidad de los ligantes mejora de nuevo. A menudo, los morteros eran mezcla de gravas gruesas y cal con carbón de leña. Visto el alto contenido en carbón, puede admitirse que no se trata de una impureza, sino que este material poroso juega el mismo papel que los trozos de tierra cocida. Para los lechos y las juntas, los albañiles utilizaban arena fina y cal muy blanca (Furlan, 1975).

Al principio del siglo XIII, razones de economía impusieron a veces restricciones a los constructores. Se veían obligados a utilizar muy poca cal y la arena aparecía, a veces, mezclada con tierra; de ahí que los morteros de las catedrales de Laon, Troyes, Chalon-sur-Marne y Sées sean de muy baja calidad (Furlan, 1975). Por el contrario, en los siglos XIV y XV, raramente se emplearon las gravas gruesas; se utilizaba sobre todo arena de planicie, que parece

que en ocasiones era lavada para quitarle toda traza de arcilla y de tierra. Obvio es decir que estas medidas permitían la fabricación de un mortero de mucha mejor calidad.

Con relación a la composición de estos morteros medievales, formados por agentes ligantes naturales, como arcilla, y, en especial, agentes ligantes aéreos, cal fundamentalmente, merece consideración la incorporación de proteínas animales y otro tipo de aditivos (Furlan, 1990).

Algunos autores (Hennig y Bleck, 1968) consideran que no existe fundamento alguno para la creencia persistente de que se adicionaron proteínas animales a los morteros medievales. De hecho, para estos autores, la adición de tales sustancias como la clara de huevo, leche, caseína o sangre, no está atestiguada en la literatura histórica; por otra parte, estos investigadores han examinado muestras de morteros de los siglos XI al XVII en Alemania, y nunca han podido establecer la presencia de materias orgánicas.

Otros autores (Sickels, 1981), sin embargo, han realizado estudios comparativos entre los aditivos usados por los antiguos constructores, y sobre los que no hay dudas acerca de su empleo, y los aditivos nuevos, con el propósito de emplear estos últimos en la restauración de obras históricas. Sickels se apoya en trabajos previos, que atestiguan el empleo, ya desde la Antigüedad, de aditivos orgánicos, desde goma arábiga o tragacanto en Rodas, albúmina de huevo, queratina y caseína como aditivos comunes de los egipcios, hasta el empleo en la época de Vitruvio de jugo de higo, sangre, clara de huevo y pasta de centeno. También a finales del siglo IX se añadió sangre de buey a los morteros de la catedral de Rochester.

Alrededor del año 1200 parece comprobado el uso de cerveza, cera de abejas, huevos y la clara, jugos de frutas, gluten, malta, arroz, azúcar y orina; alrededor del año 1500, se usaron cerveza, cera de abejas, sangre, huevos y claras, jugos de frutas, gluten, goma arábiga, malta, arroz, azúcar y orina (Sickels, 1981).

Parece pues tomar fuerza la idea de la adición de sustancias orgánicas, con función de ligantes, a los antiguos morteros, corroborada por los trabajos de Newton y Sharp (1987) que han demostrado la presencia de pelos de animales en enlucidos del Renacimiento. No cabe duda que el empleo de estos aditivos puede llevar aparejada la facilidad de ataque por microorganismos y una mayor solubilidad en agua (Sickels, 1981).

Sobre lo que no existen controversias, entre los distintos autores, es en lo referente a la adición de yeso o tejo, aditivos clásicos. Se ha informado que los constructores de un cantón suizo utilizaron un ligante a base de yeso, no solamente para los enlucidos, sino también para los asentamientos. Se trata de un hormigón ligado, mezclado con fragmentos y piedras de diversos grosores, muy pequeños para los suelos, bastante más gruesos para los soportes, pero siempre inmersos en la masa, y no labrados, ni trabajados regularmente. Este sistema de construcción es quizás una reminiscencia de los procedimientos romanos (Furlan, 1975).

Hasta el final de la Edad Media, no comienza a generalizarse el empleo de la piedra en la construcción, ya que por razones económicas, y por tradición, este material de construcción estaba prácticamente reservado, durante siglos, a los edificios religiosos y militares. La población construía sus viviendas esencialmente con materiales combustibles, de modo que las aglomeraciones de viviendas eran frecuentemente devastadas por incendios catastróficos. Para luchar contra este peligro, las autoridades de algunos países promulgaron, desde el fin del siglo XIV, leyes para imponer la construcción con piedra. Evidentemente fue preciso que pasara tiempo para que se generalizara semejante hábito en las costumbres de los constructores (Furlan, 1975).

De esta forma, prescindiendo de las variaciones más o menos grandes en lo que concierne a la calidad, no se produce, durante la Edad Media, ningún progreso notable en la fabricación del mortero.

MORTEROS MODERNOS

Hasta el siglo XVIII no se inicia la fabricación de ligantes hidráulicos, susceptibles de endurecer bajo el agua. Los griegos, como ya se ha visto, supieron crear morteros estables al agua por medio de materiales tales como la tierra de Santorin y el tejo. Los romanos generalizaron el uso de los morteros de cal y puzolana. La mayor estabilidad en agua de las masas así obtenidas se debe a una reacción más o menos lenta entre la cal, la sílice coloidal y la alúmina, contenidas en los productos mencionados, con formación de hidrosilicatos e hidroaluminatos, cuya naturaleza es comparable a la de los productos que se obtienen por hidratación de los ligantes hidráulicos modernos (Furlan, 1975; Rassineux, 1989). El fenómeno más importante para la larga duración de los morteros romanos parece ser la protección de la matriz del ligante calcáreo debido a la baja permeabilidad del mortero a los agentes agresivos, unido al desarrollo de reacciones puzolánicas y a la formación en la superficie de una costra protectora de carbonato (Rassineux, 1989).

El descubrimiento de los ligantes hidráulicos modernos se remonta a 1756. Smeaton, encarga- do de la construcción del faro de Eddyston (Plymouth), se propuso encontrar una cal que pudiera resistir la acción del agua de mar. Los ensayos efectuados con una caliza de Aberthan dieron resultados positivos. Los análisis químicos demostraron la presencia de arcilla. Se llegó así a la conclusión de que “la presencia de arcilla en la caliza debe ser uno de los factores principales o el único que determina la hidraulicidad”. La influencia de la tradición romana retardó probablemente el descubrimiento de los ligantes hidráulicos artificiales, ya que en la literatura romana se insiste sobre el hecho de que para obtener una buena cal hay que partir de una caliza muy pura. En consecuencia, las calizas arcillosas eran rechazadas sistemáticamente (Furlan, 1975; Rassineux, 1989).

La literatura romana (Vitruvio) indica que los morteros eran preparados por calcinación de rocas carbonatadas, apagado de la cal y su mezcla con arena. La temperatura del horno de cal para la descomposición del carbonato de calcio era de sólo 1000° C. A esta temperatura es posible la formación de silicatos anhidros y aluminatos como (CaO)2.SiO2 y (CaO)3.AI2O3. Sin embargo, las rocas carbonatadas usadas entonces eran calizas puras que contenían sólo pequeñas cantidades de sílice y alúmina; por ello, los silicatos y aluminatos anhidros eran probablemente

muy escasos en este tipo de cal. Además, esa cal apagada se almacenaba varios años antes de su uso. Los silicatos y aluminatos obtenidos en la calcinación se hidrataban durante el tiempo de almacenamiento y probablemente se destruían durante las operaciones de mezclado. La presencia de silicatos de calcio hidratados sólo en morteros con trozos de ladrillos sugiere, en primer lugar, que los constructores romanos usaron fragmentos de arcilla cocida, ladrillo y teja, en sustitución de la puzolana natural. La fase vítrea de puzolana es una fuente de sílice reactiva. Esta reactividad alude a la capacidad de reaccionar con la solución de cal y de formar nuevos compuestos hidratados. Así podría explicarse la formación de silicatos hidratados en este ligante, inicialmente compuesto por cal apagada. Además, la cal-puzolana o la mezcla de fragmentos de ladrillo contribuye al fraguado del mortero (Rassineux, 1989).

La localización de ettringita en los espacios libres de la textura indica su formación secundaria, después del proceso de endurecimiento. Para la formación de este mineral se necesita una fuente de sulfato. Su presencia en el mortero sugiere que este azufre se origina durante el calentamiento. La alúmina liberada durante las reacciones puzolánicas se pudo combinar para formar la ettringita.

Además, la formación de estos nuevos compuestos ocurre antes de que tenga lugar ninguna carbonatación significativa. Los estudios de caracterización mineralógica realizados en los ligantes romanos con fragmentos de ladrillos añadidos muestran que las reacciones que tienen lugar son idénticas a las de los ligantes puzolánicos modernos. No obstante, es muy diferente la proporción de las fases específicas (Rassineux, 1989). Las fases constituidas por silicatos de calcio hidratados son muy estables en el tiempo (Malinowski, 1979; Rassineux, 1989).

Como ya se ha indicado en el apartado dedicado a los morteros romanos, parecía haber otras doscausas complementarias para explicar la durabilidad de estos ligantes. Una de ellas era la cuidadosa elección de los componentes del mortero, y otra la minuciosidad de la mezcla y del apisonado. Como resultado, la textura del mortero era muy compacta con una baja permeabilidad al agua y a los gases. Además, la formación de nuevos componentes hidratados debidos a las reacciones puzolánicas, disminuía la porosidad de la matriz del mortero.

Hacia 1812, Vicat estudia las mezclas de calizas puras y de arcillas, y demuestra definitivamente que las propiedades hidráulicas dependen de los compuestos que se forman durante la cocción entre la cal y los constituyentes de la arcilla. En efecto, por la acción del calor, hay primero una deshidratación de la arcilla, luego una descomposición de la caliza y por fin la combinación entre la cal, la sílice y los óxidos de hierro y aluminio, originando algunos silicatos de calcio hidratados (CSH), con las propiedades antes citadas (Furlan, 1975). Según el contenido en arcilla, la temperatura y el tiempo de cocción, la reacción es más o menos completa y los productos obtenidos más o menos hidráulicos.

Los primeros ligantes así fabricados tenían muy a menudo las características de los cementos rápidos actuales. Eran ricos en aluminatos, generalmente, y por ello caracterizados por un fraguado muy rápido, no por desecación del mortero y carbonatación de la cal, sino por la reacción de los aluminatos y silicatos con el agua. Puede, por tanto, tener lugar al abrigo del aire. Los trabajos de Vicat, separándose del empirismo de sus predecesores, constituyen una base científica para la fabricación y empleo de las cales hidráulicas (Ashurst, 1983).

Las cales hidráulicas pueden ser consideradas como productos intermedios entre la cal hidrata- da y el cemento Portland actual. Es más, con los constituyentes hidráulicos, las cales presentan siempre un contenido elevado en cal libre y, por ello, deben ser sometidas a extinción. Esta operación, que consiste en hidratar el óxido de calcio libre, debe hacerse con una cantidad moderada de agua, para evitar la hidratación de los constituyentes hidráulicos, proceso que era ya conocido por los precursores de Vicat (Furlan, 1975).

MORTEROS ACTUALES

En 1811, James Frost patenta un cemento artificial obtenido por calcinación lenta de caliza molida y arcilla, anticipándose al proceso que después llevó al establecimiento de algunos cementos hidráulicos “artificiales”, el más famoso de los cuales se conoce como “Portland”, por su supuesta apariencia y similitud con la roca caliza del mismo nombre. El comienzo del siglo XIX conllevó como hemos visto muchos experimentos e investigaciones sobre estos materiales, fundamentalmente por Vicat (Ashurst, 1983).

Joseph Apsdin, un albañil de Wakefield, patenta en 1824 un cemento “tan duro como la piedra Portland’’. Este es el origen del primer tipo de cemento Portland. Apsdin lo preparaba desmenuzando y calcinando la caliza, mezclando la cal resultante con arcilla y tierra y luego hidratando la mezcla cuidadosamente. A continuación calcinaba la mezcla, la desmenuzaba y la calcinaba por segunda vez, con lo que se desprendía el ácido carbónico residual. Como se empleaban temperaturas bajas, la calidad del cemento no podía ser alta (Furlan, 1975; Ashurst, 1983).

En 1838, el hijo de Apsdin, William, fabricó cemento en Gateshead, para la construcción de un tunel bajo el Tamesis con resultados más satisfactorios. Quizás fue que la calcinación se llevó a cabo a temperaturas más altas (Ashurst, 1983). A partir del trabajo de Johnson en Rochester, se obtuvo el cemento Johnson. El descubrimiento de Johnson consistió en que el clinker obtenido por fusión parcial de los elementos constitutivos de la primera materia sobrecalentada, y que hasta entonces se había tirado siempre como desecho inutilizable, da resultados mucho mejores que el cemento habitual, a condición de ser finamente triturado.

Los cementos producidos a partir de 1850 lo fueron con métodos modernos, moliendo la cal y la arcilla en un molino húmedo y calcinando la mezcla a temperaturas entre 1300° y 1500° C. La caliza se convierte así en cal viva, que se une química- mente con la arcilla formando un clinker de cemento Pórtland. Después de volver a moler y calcinar, el clinker blanco caliente se deja enfriar y se añade una pequeña cantidad de yeso para pro- longar el tiempo de fraguado.

La Exposición Universal de 1851, permitió una demostración del nuevo producto, lo que le dio una gran publicidad. Desde ese momento, la mayor parte de los fabricantes de ligantes practican la calcinación a alta temperatura, y la cal fue reemplaza- da progresivamente por el cemento.

Las principales objeciones al uso de cales hidráulicas, cementos naturales y especialmente cemento Portland se basan en su alta resistencia, su carácter más bien impermeable y el riesgo de transferencia de sales solubles, en concreto sales de sodio, que alteran los materiales de construcción (Furlan, 1975; Ashurst, 1983).

Desde el final del siglo XIX, los principios genera- les de la fabricación del cemento Portland no han cambiado apenas. Sin embargo, se ha asistido a una evolución técnica y científica muy importante, que ha llevado a la preparación de ligantes aplicables a situaciones muy específicas, que han abierto un enorme campo en la investigación de estos materiales.

TIPOS DE MORTEROS

Los morteros pueden ser clasificados en función de diferentes variables:

1. Según conglomerante o característica específica

http://www.fical.org/index.php?option=com_content&view=article&id=58:tipos-de-morteros&catid=42&Itemid=27#conglomerante

2. Según su uso o aplicación 3. Según su método de fabricación 4. Según su forma de suministro

Según conglomerante o característica específica

Podemos clasificar los morteros según el conglomerante que se incorpora a éstos. Así, los morteros pueden denominarse según la composición y proporción de sus componentes, o según una característica especificada que, según la norma UNE EN 998-2, define la resistencia a compresión a 28 días.

Clasificación según composición

Conglomerante Composición (ejemplos) ResistenciaMorteros de cemento cemento:arena (1:3)

P.e.:M-5 (5N/mm2 a 28 días)M-20 (20N/mm2 a 28 días)

Morteros de cal hidráulica cal:arena (1:3)Morteros de cal aérea cal:arena (1:3)Morteros mixtos de cemento y cal hidráulica

cemento:cal:arena (1:1:3)

Morteros mixtos de cemento y cal aérea

cemento:cal:arena (1:1:3)

En cuanto a la composición de los morteros, cabe resaltar la importancia de especificar si las proporciones han sido establecidas en peso o en volumen. Además, también es importante detallar la cantidad de agua de amasado a utilizar para dicha mezcla.

La incorporación de cemento en los morteros incrementa considerablemente la velocidad de fraguado, así como su resistencia mecánica. En el ámbito de la restauración suele emplearse cemento blanco para que éste pueda ser posteriormente pigmentado en caso necesario. En cuanto a los revestimientos, debe tenerse en cuenta el material de soporte y, en caso necesario, someterlo a tratamientos previos para garantizar la estabilidad y adherencia del revestimiento.

Según su uso o aplicación

Según la aplicación de los morteros, éstos se clasifican en:Morteros para obras de fábricaMorteros de revestimientoMorteros para soladosMorteros colaMorteros de reparaciónMorteros impermeabilizantes

Estos pueden ser de cualquiera de las composiciones de conglomerante anteriormente mencionadas, excepto los morteros mixtos de cemento y cal aérea que se aplicarán únicamente en obras de fábrica y revestimientos.

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http://www.fical.org/index.php?option=com_content&view=article&id=58:tipos-de-morteros&catid=42&Itemid=27#aplicaci%C3%B3n

Según su método de fabricación

La norma UNE EN 998-2 clasifica también los morteros según su método de fabricación:Mortero para albañilería hecho en obra: la dosificación de los componentes y el amasado se realiza en obra.Mortero para albañilería semiterminado hecho en fábrica. Pueden ser morteros que se dosifican en fábrica y se mezclan en obra;morteros cuya cal y arena se dosifica en fábrica y se mezclan en obra, añadiendo otros componentes subministrados o bien especificados por el fabricante.Mortero para albañilería hecho en fábrica, o mortero industrial: la dosificación de los componentes y el amasado se realiza en fábrica.

Según su forma de suministro

También pueden clasificarse según su forma de suministro:Mortero seco en sacos o silos: el fabricante proporciona uno o varios sacos o silos de mortero especificado y sólo es necesario añadir el agua indicada para realizar la mezcla en obra. La utilización de sacos o silos dependerá de la cantidad de mortero requerida.Mortero húmedo: generalmente son morteros de cal en pasta, que se suministran en sacos o bidones según la cantidad de mortero requerido.

DOSIFICACIÓN DE MORTEROS

PROCEDIMIENTO

Antes de proceder a dosificar un mortero, deben conocerse ciertos datos de la obra a realizar, como también las propiedades de los materiales que se van a emplear en la construcción para preparar el mortero.

DATOS DE LA OBRA

Deberá obtenerse la información correspondiente a las especificaciones y planos de la obra con los cuales se puedan determinar todos o algunos de los siguientes datos:

- Finura del agregado recomendado (Módulo de finura)- Máxima relación agua/cemento- Fluidez recomendada- Mínimo contenido de cemento- Condiciones de exposición- Resistencia a la compresión de diseño del mortero.

DATOS DE LOS MATERIALES

Las características de los materiales deben medirse con ensayos de laboratorio sobre muestras representativas del material a utilizar en la obra. Se sugiere seguir las normas NTC en la realización de las pruebas. Las propiedades que deben determinarse son:

Cemento- Densidad (Gc).- Masa unitaria suelta (MUSc).

Agua- Densidad (Ga), se puede asumir Ga = 1,00 kg/dm3.

Agregado Fino- Análisis granulométrico del agregado incluyendo el cálculo del módulo de finura (MF).- Densidad aparente seca (Gf) y porcentaje de absorción del agregado (% ABSf).- Porcentaje de humedad del agregado inmediatamente antes de hacer las mezclas

(Wn).- Masa unitaria suelta (MUSf).

PASOS A SEGUIR

Para obtener las proporciones de la mezcla del mortero que cumpla las características deseadas, con los materiales disponibles se prepara una primera mezcla de prueba teniendo como base unas proporciones iniciales que se determinan siguiendo el orden que a continuación se indica:

1. Selección de la fluidez2. Determinación de la resistencia de dosificación3. Selección de la relación agua/cemento4. Estimación del contenido de cemento5. Cálculo de la cantidad de agua6. Cálculo del contenido de agregado7. Cálculo de las proporciones iniciales8. Primera mezcla de prueba. Ajuste por humedad del agregado9. Ajustes a las mezclas de prueba

Con los resultados de la primera mezcla se procede a ajustar las proporciones para que cumpla con la fluidez deseada, posteriormente se prepara una segunda mezcla de prueba con las proporciones ajustadas; las propiedades de esta segunda mezcla se comparan con las exigidas y si difieren se reajustan nuevamente. Se prepara una tercera mezcla de prueba que debe cumplir con la fluidez y la resistencia deseada; en caso que no cumpla alguna de las condiciones por errores cometidos o debido a la aleatoriedad misma de los ensayos, se puede continuar haciendo ajustes semejantes a los indicados hasta obtener los resultados esperados.

A continuación se describe la metodología a seguir en cada paso:

Selección de la fluidez.La fluidez requerida por el mortero se escogerá de acuerdo con las especificaciones de la obra; en su defecto se tomará de la tabla No. 9.1 que sirve de guía.

El % de Fluidez debe determinarse de acuerdo con la norma NTC 111.

% FLUIDEZ (MESA DE

FLUJO)

CONSIS- TENCIA

TIPO DE ESTUCTURA CONDICIONES DE

COLOCACIÓN

SISTEMA DE COLOCACIÓN

80-100 Dura Reparaciones, Secciones Proyección

(seca) recubrimiento de túneles, sujetas a neumática, congalerías, pantallas de vibración. vibradores decimentación, pisos. formaleta.

100-120 Media Pega de mampostería, Sin vibración. Manual con(plástica) baldosines, pañetes y palas y

revestimientos. palustres.

120-150 Fluida Rellenos de mampostería Sin vibración. Manual,(húmeda) estructural, morteros bombeo,

autonivelantes para inyección.pisos.

Tabla No. 9.1 Fluidez recomendada para morteros. 9.4.15

Determinación de la resistencia de dosificación.

El mortero debe dosificarse y producirse para asegurar una resistencia promedio lo suficientemente alta, minimizando la frecuencia de resultados de pruebas de resistencia por debajo de la resistencia tomada para diseño. La NSR/98 "Norma Colombiana de diseño y construcción sismo resistente" clasifica los morteros así:

- Morteros de pega

MORTERO TIPO R'm (MPa)M 17,5S 12,5N 7,5

1 Mpa = 10 kg/cm2

R'm = Resistencia a la compresión del mortero mínima a los 28 días, medida en cubos de 5 cm. de arista (Mpa o kg/cm²)

- Mortero de Relleno1,20 F'm ≤ R'm ≤ 1,50 F'm

F'm = Resistencia a la compresión de diseño de la mampostería (MPa)

R'm = Resistencia a la compresión del mortero mínima a los 28 días, medida de acuerdo con la norma NTC 673 (MPa)

Para la dosificación del mortero se recomienda tomar las siguientes fórmulas para obtener su resistencia de dosificación (según fórmulas 6.8 y 6.9 - capítulo 6):

- Mortero de pega

R'mm = R'm + 1,28 * S * Coef. (9.1)

R'mR'mm = ────────────────────── (9.2)

1,28 * V * Coef.1 - ──────────────

100

R'mm = 1,35 * R'm (9.3)

R'mm = Resistencia a la compresión del mortero, de dosificación, a los 28 días, medida en cubos de 5 cm. de arista (Mpa o kg/cm²).

S = Desviación estándar (Mpa o kg/cm²).V = Varianza o coeficiente de variación (%).Coef. = Factor dado en la tabla No. 9.2 que depende del número de

ensayos obtenidos para calcular S o V; tomado del NSR/98.

Nº DE ENSAYOS COEF.≥30 1,0025 1,0320 1,0815 1,16

<15 Fórmula 9.3Tabla No. 9.2 Coeficiente de modificación para la desviación estándar

o para el coeficiente de variación.9.4.2

Se puede interpolar entre el número de ensayos

Nota: La resistencia a la compresión de dosificación del mortero de pega, se tomará como el menor valor obtenido al reemplazar en las fórmulas Nº 9.1 y 9.3 o fórmulas Nº 9.2 y 9.3.

- Mortero de inyección

R'mm = 1,35 * F'm (9.4)

Selección de la relación agua/cemento.

La relación agua/cemento (A/C) requerida se debe determinar no sólo por los requisitos de resistencia, sino también por factores de durabilidad, retracción, etc. Puesto que distinto cemento, agua y agregado producen generalmente resistencias diferentes con la misma A/C, es muy conveniente encontrar la relación entre la resistencia y la A/C para los materiales que se usarán realmente. A falta de esta información, puede emplearse la figura No. 9.1 realizada para materiales locales teniendo en cuenta que entre más grueso sea el agregado fino (mayor módulo de finura), la curva de resistencia a la compresión vs (A/C) tiende hacia la parte superior del rango señalado.

La ecuación para el límite superior (Arenas gruesas) es:

Donde:

RcMortero 28d : Resistencia a la compresión del mortero a los 28 días en kg/cm2. A/C : Relación Agua – Cemento en masa.

Figura 9.1.Resistencia a la compresión del Mortero Vs. A / C

La durabilidad no se tendrá en cuenta en este procedimiento, debido a que no existen en el País normas reglamentarias al respecto, como sí sucede con el concreto.

Estimación del contenido de cemento.

La cantidad de cemento en kg por m3 de mortero (C) para una primera mezcla de prueba se puede suponer empleando la figura No. 9.2. 9.4.16

Cálculo de la cantidad de agua.

A = Cantidad de agua (kg/m3 de mortero) = A = C * (A/C)

Si se va a emplear aditivo se deben consultar las recomendaciones del fabricante, si es del caso reducir la cantidad de agua y cemento.

Ad. = Cant. de aditivo = (kg/m3 de mortero)= C * % escogido

Cálculo del contenido de agregado.

Vf = Volumen absoluto del agregado (dm3)

Cálculo de las proporciones iniciales

El método más práctico para expresar las proporciones de un mortero es indicarlas en forma de relación por masa de agua, cemento y agregado tomando como unidad el cemento.

Las siguientes son las fórmulas para calcular las proporciones iniciales (en masa seca del agregado):

Primera mezcla de prueba. Ajuste por humedad del agregado.

Las proporciones iniciales calculadas deben verificarse por medio de ensayos de fluidez y resistencia hechos a mezclas de prueba elaboradas ya sea en el laboratorio o en el campo, teniendo en cuenta la humedad del agregado.

Cuando no se cumple con la fluidez y/o la resistencia requerida se debe hacer los ajustes a la mezcla de prueba.

Ajustes a la mezcla de prueba

Ajuste por fluidez

Al preparar la primera mezcla de prueba deberá utilizarse la cantidad de agua necesaria para producir la fluidez requerida. Si esta cantidad difiere de la calculada en 9.2.3.5, es necesario, calcular los contenidos ajustados de cemento y agregado, y las proporciones ajustadas, teniendo en cuenta que si se mantiene constante el volumen absoluto de agua por unidad de volumen de mortero, la fluidez no presenta mayor cambio al variar un poco los volúmenes absolutos de cemento y agregado fino.

Ajuste por resistencia

Se prepara una segunda mezcla de prueba con las proporciones ajustadas, que debe cumplir con la fluidez y se elaboran muestras para el ensayo de resistencia. Si las resistencias obtenidas difieren de la resistencia de dosificación (R'mm), se reajustan los contenidos de cemento y agregado, determinando las proporciones ajustadas, dejando constante la cantidad de agua por volumen unitario de mortero, para mantener la fluidez.

EJEMPLO DE DOSIFICACIÓNSe desea dosificar una mezcla de mortero tipo S (R'm=12,5 Mpa = 125 kg/cm²), que se utilizará para pega de ladrillo tolete en la construcción de muros para mampostería estructural. La firma constructora ha producido morteros con materiales y en condiciones similares de trabajo, obteniendo en los ensayos una varianza de 11% para un total de 36 registros. Los materiales con los que se realizará la obra tienen las siguientes características:

Densidad G ( kg. / dm3 )Cemento

3,08Agua 1,00

Agregado fino 2,55

M.U.S. ( kg. / dm3 ) 1,19 1,50M.F. 2,83% ABS. 3,70

Empleando el procedimiento descrito en la parte 9.2, las proporciones de mezcla se calculan de la siguiente manera:

SELECCIÓN DE LA FLUIDEZEn la tabla No. 9.1 se observa que para pega de mampostería, se recomienda que el mortero tenga una fluidez entre 100 y 120 %, por lo tanto este será el rango escogido para la consistencia de la mezcla.

DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DE DOSIFICACIÓN

El menor valor obtenido al reemplazar en las fórmulas Nos. 9.2 y 9.3 se toma como resistencia

de dosificación del mortero: R'mm = 145,5 kg/cm2

SELECCIÓN DE LA RELACIÓN AGUA/CEMENTO (A/C)

Resistencia.

En la figura No. 9.3 se supone una curva que pueda reflejar el comportamiento de los materiales con los que se preparará el mortero.

Durabilidad.

La determinación de la Relación Agua / Cemento a partir del concepto de durabilidad se determina mediante la utilización de la NSR/98. De acuerdo con esto tenemos lo siguiente:

Por lo tanto:A/C (escogida) = 0,77

ESTIMACIÓN DEL CONTENIDO DE CEMENTOEn la figura No. 9.4 se supone una curva que represente el comportamiento de los materiales con los que se realizará la mezcla.

C= 440 kg/m3 de mortero

CÁLCULO DE LA CANTIDAD DE AGUA

A = C * ( A/C) = 440 * 0,77 = 338,8 kg/m3 mortero

CÁLCULO DEL CONTENIDO DE AGREGADO

Vf = 1000 - (440/3,08) - (338,8/1,00)Vf = 518,3 dm3/m3 morteroVol. absoluto material = Masa mat./ Densidad Pf = 518,3 * 2,55 = 1321,7 kg/m3 mortero

CÁLCULO DE LAS PROPORCIONES INICIALESA/C = 338,8 / 440 = 0,77f = 1321,7 / 440 = 3,00

Proporciones Iniciales: 0,77 : 1 : 3,00

Agua Cemento Agregado Fino Σ

Masa (kg/m3) 338,8 440,0 1321,7 2100,50

Vol. abs.(dm3) 338,8 142,9 518,3 1000,00

Proporciones 0,77 1,00 3,00

PRIMERA MEZCLA DE PRUEBA. AJUSTE POR HUMEDAD DEL AGREGADO

Para determinar las cantidades de material que se utilizarán en la elaboración de la mezcla, previamente se debe definir el volumen de mortero a preparar de acuerdo al número de ensayos que se vayan a realizar.Debido a que el agregado presenta cierta humedad natural, ésta debe determinarse antes de mezclar los materiales con el fin de calcular la cantidad de agua de aporte.

Volumen de mortero a preparar

Fluidez = 1 ensayo = Vol. Tronco de cono = 0,30 dm3

Resistencia = 12 cubos (lado 5 cm) = Vol. (1 cubo) = 0,125 dm3

Fluidez = 1 * 0,30 dm3 = 0,30 dm3

Resistencia = 12 * 0,125 dm3 = 1,50 dm3

────────────────────────────

Suma = 1,80 dm3

Desperdicio 10% = 0,18 dm3

────────────────────

Volumen de mortero = Vm = 1,98 dm3

Cantidad de cemento para la primera mezcla de prueba: C1 = Vm * CC1 = 1,98 * 440 / 1000 = 0,87 kgPodemos emplear 1 kg (1000 gramos) de Cemento para la primera mezcla de prueba, C1 = 1000 g

Ajuste por humedad del agregado

En el laboratorio se determinó la humedad natural del agregado obteniéndose un valor de 3,00% (Wn=3,00%)

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)Mate rial Proporciones Masa Seca

( g )Masa

Húmeda ( g )

Agua Agregado

( g )

Absorción ( g)

Aporte ( g)

Agua 0,77 770Cemento 1,0 1000

Agregado fino

3,0 3000 3090 90 111 -21

(3) = (2) * (C1) (4) = (3) * (100 + Wn)/100

(5) = (4) - (3) (6) = (3) * %ABS/100

(7) = (5) - (6)

Agua de mezcla supuesta = 770 - (-21) = 791 g Cemento = 1000 gAgregado fino = 3090 g

Al preparar la primera mezcla de prueba se observa que para obtener una fluidez entre 100 - 120 % requerida, hubo necesidad de utilizar una cantidad de agua total en la mezcla de 751 g La relación agua/cemento de la mezcla fué entonces:

(A/C)m = (751 + (-21)) / 1000 = 0,73

Como esta (A/C)m de la mezcla de prueba es diferente a la que se había escogido, se debe realizar un ajuste a las proporciones.

AJUSTES A LA MEZCLA DE PRUEBAA pesar de que la mezcla preparada tiene una relación A/C diferente a la escogida, se procede a elaborar los cubos para el ensayo de resistencia referenciándolos claramente.

Ajuste por fluidez

Agua Cemento Agregado Fino

Σ

Proporciones 0,73 1,00 3,00Masa ( kg) 0,73Ç Ç 3,00ÇVolumen Absoluto ( dm

3)

0,730Ç 0,325Ç 1,176Ç 2,231Ç

2,231Ç (dm3 mortero ) = 1000 dm3 mortero

1000Ç = ────── = 448,2 kg de cemento/m3 de mortero

2,231

Cantidades de material por m3 de mortero para la mezcla preparadaAgua Cemento Agregado

FinoΣ

Proporciones 0,73 1,00 3,00Masa ( kg) 327,2 448,2 1344,6 2120,0Volumen Absoluto ( dm

3)

327,2 145,5 527,3 1000,0

- Ajuste (manteniendo constante el volumen absoluto de agua por volumen unitario de mortero)Agua Cemento Agregado

FinoΣ

Volumen Absoluto ( dm

3)

327,2 138,0 534,8 1000,0

Masa ( kg) 327,2 424,9 1363,7 2115,8Proporciones 0,77 1,00 3,21

Las proporciones en masa seca ajustadas por fluidez serán entonces:

0,77 : 1 : 3,21

Ajuste por resistencia

Se preparó una segunda mezcla de prueba con las proporciones ajustadas, realizando la correspondiente corrección por humedad del agregado. Se determinó su fluidez y dió dentro del rango de 100 - 120 % (como era de esperarse) y se procedió a elaborar los cubos para la prueba de resistencia.

A la edad de 28 días se probaron los cubos fabricados con cada una de las mezclas, los resultados obtenidos fueron:

MEZCLA A/C RC 28d kg./cm2

12

0,730,77

133124

R'mm = 145,5 kg/cm² (tolerancia ±5%)

De acuerdo a los valores anteriores, los materiales con que se elaboraron las mezclas no están contenidos en la curva supuesta (figura No. 9.3) de la cual se escogió la relación agua/cemento. La selección de la nueva A/C deberá hacerse basándose en una curva paralela a la supuesta anteriormente, que pase aproximadamente por los puntos obtenidos (figura No. 9.5).

Esta nueva curva representa a los materiales de que disponemos para la preparación del mortero; por consiguiente, para la resistencia de dosificación R'mm = 145,5 kg/cm² corresponde una relación agua/cemento=0,70

(A/C)Aj = 0,70

La corrección a las proporciones ajustadas será la siguiente:Agua Cemento Agregado Fino Σ

Volumen Absoluto ( dm

3)

327,2 151,8 521,0 1000,0

Masa ( kg) 327,2 467,4 1328,6 2123,2Proporciones 0,70 1,00 2,84

Al preparar una tercera mezcla de prueba (testigo) con las proporciones en masa seca reajustadas de 0,70 : 1 : 2,84, esta deberá cumplir con los requisitos de fluidez y resistencia exigidos, por lo tanto, las proporciones definitivas en masa (masa seca del agregado) a utilizar en la obra para preparar el mortero serán:

0,70 : 1 : 2,84

En el caso que no se cumpla con alguna de las condiciones por algún error cometido o debido a la aleatoriedad de los ensayos, se continuará haciendo ajustes semejantes a los realizados hasta obtener los resultados deseados.

Las anteriores proporciones se pueden utilizar en una central de mezclas o donde por las condiciones de trabajo se facilite medir la masa de los materiales con el respectivo ajuste de humedad. Sin embargo en obras pequeñas, aunque se cometen algunos errores, se puede hacer la siguiente aproximación:

CANTIDADES DE MATERIAL A UTILIZAR POR CADA 50 kg DE CEMENTO

Agua = 0,70 * 50 = 35 kg Cemento = 50 kgAg. fino = 2,84 * 50 = 142 kg / 1,50 kg/dm3 = 94,67 dm3

" Agua = que produzca una fluidez entre 100 y 120%" Cemento = 50 kg" Ag. fino = 0,095 m3 (volumen suelto)

0,095Volumen del cajón ag. fino (0,03 - 0,05 m3) = ────── = 0,0475 m3

2L (máx = 0,35 m) = 0,35 m A (máx = 0,35 m) = 0,35 mH = 0,0475 / (0,35 * 0,35) = 0,39 mDimensiones del cajón para agregado fino = 0,35*0,35*0,39 m

En resumen:

" Agua = que produzca una fluidez entre 100 y 120 %" Cemento = 50 kg (un saco)║ Ag. Fino = 2 cajones (0,35 * 0,35 * 0,39 m)

COSTO DE 1 m3 DE MORTEROProporciones a utilizar en masa (seca de agregado)

0,70 : 1 : 2,84

Agua Cemento Agregado Fino ΣProporciones 0,70 1 2,84Masa ( kg) 0,70Ç Ç kg 2,84ÇVolumen Absoluto ( dm

3)

0,70Ç 0,324Ç 1,114Ç 2,138Ç

2,138Ç dm3 mortero = 1000 dm3 mortero

1000Ç = ────── = 467,7 kg/m3 de

mortero 2,138

AGUA CEMENTO AG.FINO ΣProp.def.masa seca 0,70 1 2,84Cant.mat.(kg/m

3

mort.)

327,4 467,7 1328,3 2123,4

Vol.abs.(dm3/m

3

mort.)

327,4 151,9 520,9 1000,2

Vol.suelto(dm3/m

3

mort.)│

327,4 393,0 885,5

Prop.volumen suelto 0,83 1 2,25

Vol. absoluto material = Masa material / Densidad

Vol. suelto material = Masa material / Masa unitaria suelta.

Si la proporción en volumen suelto del agregado, coincide con número entero (o mitad), se puede tomar cualquier recipiente como medida, teniendo en cuenta que la unidad es el cemento y el agua se controla con el ensayo de fluidez.

Costo de los materiales:

Agua Cemento

= $= $

/l/kg

Ag. fino = $ /m3 (volumen suelto)

Entonces el costo de 1 m3 de mortero será:

Agua = 327,4 l * = $Cemento = 467,7 kg * = $Ag. fino = 0,886 m3 * = $Desperdicio = $

────────────

Costo de 1 m3 de mortero tipo S $═════════════

COSTO DE UN m² DE MURO EN LADRILLO TOLETE COMÚN, PARA LA CONSTRUCCIÓN DE MAMPOSTERÍA ESTRUCTURAL (espesor =12 cm).

Materiales:Ladrillo tolete común (7*12*22cm) 50 un * $ /un = $ Mortero de R'm = (12,5 Mpa) 125 kg/cm² 0.028 m3 * $ /m3 = $ Agua de absorción (ladrillos) 15 l * $ /l = $Desperdicio = $

───────$

Equipo:Andamios = $Herramienta varia = $Mezcladora 9 pies3 $ /H * 0.02 H/m² = $

───────$

Mano de obra: Valor cuadrilla $

TOTAL COSTO DIRECTO por m² de muro $

FERROCEMENTO

El ferrocemento es una técnica de construcción que nos da mucha flexibilidad en las formas que podemos crear con concreto. Se pueden hacer bóvedas, muros, tanques redondos o de otras formas, cisternas...Para un colado de concreto normal, se usa una cimbra que es difícil de construir y engorrosa de quitar. El ferrocemento nos permite evitar gran parte de la cimbra, si no es que toda, pues lo que construimos se sostiene a sí mismo incluso mientras fragua el concreto.

Construir un puente - un ejemplo pequeño

Para este ejemplo, veremos la construcción de un puente pequeñito para atravesar una zanja en la tierra, una zanja para captación de agua al estilo de la Permacultura. El puente no está hecho para soportar grandes pesos ni para surcar una extensión muy amplia, pero es un ejemplo nada más.

Se arma una malla de acero a la forma que queremos, se sobrepone malla hexagonal más pequeña y se amarra todo con alambre. Entre más estirada quede la malla hexagonal, mejor. Los amarres se pueden hacer con pinzas, o con una herramienta que usan los albañiles para amarrar alambre - es como una L de fierro con punta que se usa para retorcer el alambre.

Se pone una pequeña base de concreto para que asiente la malla a cada extremo del puente. La receta básica es:

4 cubetas de 20 litros de grava. 4 cubetas de 20 litros de arena. Un bulto de 50 Kg de cemento Portland.

Se pone la malla sobre las bases de concreto, viendo que asiente más o menos bien.

Luego, se empieza a vaciar concreto sobre la malla. Primero los extremos más bajos,

y luego subiendo hacia el centro. Hay que esparcir la mezcla ncon la cuchara de

albañil, pero sin apisonarla - esto causaría que la mezcla se saliera por la malla. Algo

se va a caer por la malla, pero generalmente es sólo lo más líquido de la mezcla y no

la que está pegado a la grava en sí.

Continuamos de abajo hacia arriba. La mezcla que está abajo sostiene a la que va

arriba, y así hasta llegar al centro.

Al día siguiente, ya se puede pasar por el puente. Todavía no ha fraguado totalmente,

pero ya está suficientemente duro. Entonces se puede aplicar un reboco con la plana

para afinar la superficie.

CONCLUSIONESEl uso de morteros de cemento en la industria de la construcción, es actualmente

indiscutible, de manera que su uso está siendo desarrollada bajo el cumplimiento de

las normas técnicas vigentes, además la determinación de su aplicación debe estar

respaldado por un especialista.

La resistencia a la compresión y la trabajabilidad del mortero dependen

principalmente del contenido de agua, el uso de aditivos, la forma y textura de la

arena, y la finura del cemento. Por lo tanto es necesario guardar un control riguroso de

estos elementos durante la dosificación del mortero y el diseño de mezcla.

Los ladrillos de mucha absorción (porosos), deben combinarse con morteros de alto

contenido de cal, la cal tiene la capacidad de absorber agua; por el contrario, para

ladrillos de poca absorción, es conveniente el uso de mortero con mayor contenido de

cemento (morteros tipo S o M).

Acerca del desarrollo histórico del uso de los morteros, se concluye que en cierta

parte su origen y desarrollo es resultado del sentido estético del hombre.

BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA1. La Biblia. Deuteronomio 27.2.2. Furlan, V.; Bisseger, P. Les mor- tiers anciens. Histoire et essais d’analyse scientifique. Revue suisse d’Art et d´Archéologie 1975; 32: 1-14.3. Malinowski, R.; Garfinkel, Y. Prehistory of Concrete. Concrete International. 1991: 62-68.4. Malinowski, R. Ancient mortars and concretes: Aspects of their durability. Histoire of Tech- nology 7th Annual Volume, Mar- sell UK. 1982: 89-101.(*) Tomado de la Tesis Doctoral “Caracterización de morteros en monumentos históricos nava- rros” de D. José Ignacio Álvarez Galindo.

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SALAMANCA C. Rodrigo. Artículo: Dosificación de Morteros. Bogotá (Colombia): Universidad Nacional. 1985.

https://people.gnome.org/~federico/docs/ferrocement/index-es.html

Albañil Entrevistado: VELASCO GARCIA GELACIO

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