El cemento natural en el madrid de los siglos XIX y XX. Identificación de sus aplicaciones, estado de conservación y compatibilidad con los cementos actuales

Resumen

El presente trabajo se centra en el estudio del cemento natural, precursor del cemento Portland, que se empleó históricamente para la ejecución no solo de numerosas obras civiles, sino también en diversos elementos constructivos en edificación (cimentaciones y mortero de junta en un principio, y revestimientos y decoraciones de fachada posteriormente). 1. Antecedentes y fundamentos científicos La producción de cemento natural en España comenzó simultáneamente en el País Vasco y Cataluña entre 1835 y 1858. La primera fábrica conocida con una producción industrial de cemento natural se edificó en Arrona (Bajo Urola, Guipúzcoa) en 1858 y se llamaba “Nuestra Señora de Los Dolores” (1858-1930). Mientras que la producción de cemento natural en Cataluña era de autoabastecimiento de la comarca y tuvo poca repercusión a nivel nacional (1), fue en el País Vasco, en la segunda mitad del XIX donde se produjo el mayor desarrollo y afianzamiento del sector cementero, con la creación de hasta ocho instalaciones que certificaba Gorosabel a finales de los años 60. De allí saldrían algunos de los cementos naturales con mayor aceptación no solo en España sino también en el extranjero, como el de Zumaya. Documentalmente se ha comprobado que la producción de cemento natural no finalizó tras la guerra civil, sino que se siguió fabricando hasta más allá del año 1968. De hecho, tras la guerra se produjo un repunte en la demanda de este tipo de cemento, como respuesta a la necesidad de reconstruir un país devastado por la guerra, y como consecuencia de la falta de carbón y dificultades en el transporte, apareciendo por ello múltiples pequeñas fábricas por toda España que abastecían a cada zona. Tanto es así, que se tiene constancia que en el año 1945 había cuatro fábricas de cemento natural en Madrid. No obstante, con el tiempo, la industria del cemento Portland fue recuperándose haciendo que finalmente muchas de las fábricas de cemento natural tuvieran que cerrar. Sin embargo algunas fábricas continuaron la producción del cemento natural rápido hasta la actualidad. Aun hoy en día existen dos fábricas de cemento natural en España: Cementos Collet y Cementos Tigre, ambas en Cataluña. Aunque a Madrid llegaban los cementos de las fábricas de Barcelona y fundamentalmente de Guipúzcoa, son pocas las fábricas que produjeron cemento natural en Madrid. En el sureste de Madrid, en la zona de Morata de Tajuña, se encuentran las canteras de explotación de margas de la Comunidad: “La Sociedad Anónima de Cemento y Canteras de Valhondo”, ubicada en el Barraco de Valhondo, y “La Sociedad de las Canteras de Cornicabra”, ubicada en Cornicabra. 2. Materiales y métodos El objetivo principal de esta tesis es investigar los elementos constructivos realizados con cemento natural propios del siglo XIX y principios del XX, su identificación, estado de conservación, y determinar los daños producidos como resultado de intervenciones en las que se han empleado materiales no compatibles. Nuestra investigación se centrará en cinco aspectos fundamentales: 2.1. Investigación bibliográfica y de archivo. Fundamento teórico del cemento natural Se ha realizado una labor de contextualización histórica y constructiva del cemento natural en España, su origen y desarrollo en las principales fábricas de España (País Vasco y Cataluña), analizando sus procesos de fabricación y documentación existente sobre sus especificaciones técnicas. 2.2. Ensayos de caracterización en probetas de laboratorio Con el fin de conocer mejor este material, realizamos diversos ensayos en el laboratorio con probetas de 4x4x16, para conocer sus propiedades físicas y mecánicas: determinación de la densidad aparente, real, porosidad accesible al agua, porosidad total, coeficiente de absorción, resistencia a compresión y flexión. 2.3. Metodología de identificación del cemento natural El principal problema que nos encontramos a la hora de identificar los morteros históricos empleados en el periodo de tiempo que nos ocupa es poder distinguirlos a simple vista, ya que la línea divisoria entre un cemento natural y un cemento Portland histórico, a menudo es muy delgada. Es por esto que, con el objetivo de establecer una metodología correcta de diferenciación del cemento natural y del cemento Portland, realizamos láminas delgadas a partir de las probetas de laboratorio para poder establecer patrones identificativos de los cementos naturales. Una vez establecido un método de trabajo con los parámetros identificativos del cemento natural, se han tomado muestras de todos aquellos edificios que no han sufrido restauraciones y que conserven los materiales originales para poder analizarlos posteriormente en el laboratorio. De esta forma podremos caracterizar los cementos naturales empleados en Madrid y comprobar la veracidad de los datos encontrados en la documentación histórica. 2.4. Estudio de campo. Análisis de los edificios de Madrid con cemento natural Con el fin de caracterizar los cementos naturales empleados en Madrid se realiza un estudio pormenorizado de los edificios construidos entre 1850 y 1936. Se elaboran fichas clasificativas de todos ellos, en las que se analizan tanto los aspectos históricos como constructivos, con la idea de poder así analizar cómo ha sido empleado el cemento natural en ellos, las posibles restauraciones o intervenciones que han sufrido, y los daños que presentan, fruto del tiempo o consecuencia de intervenciones poco afortunadas. Se analiza toda la documentación encontrada de cada uno de los edificios tanto en el Archivo de la Villa de Madrid, como en el Archivo Histórico del COAM. Se examinan fundamentalmente los aspectos constructivos, como las memorias constructivas, detalles o albaranes de recepción de materiales en obra, donde se mencione el uso de cemento natural en su construcción. Tras examinada la documentación histórica, comprobamos “in situ” la veracidad de dichos datos, analizándose sobre los alzados realizados previamente mediante restitución planimétrica de los edificios, el empleo de cemento natural en ellos, las posibles actuaciones que se han realizado y su estado de conservación (clasificando los daños encontrados, su gravedad y extensión). Se han buscado las diferencias en durabilidad y patología con morteros de cal o cemento portland. 2.5. Análisis de la compatibilidad del cemento natural con los cementos actuales Una vez identificados los edificios que emplearon cemento natural en su construcción y analizado su estado de conservación, se estudian los posibles daños surgidos como consecuencia de intervenciones en las que se han empleado otros tipos de materiales. 3. Resultados y discusión 3.1. Análisis experimental. Ensayos de caracterización en probetas de laboratorio. De las pruebas realizadas observamos como el cemento natural tiene un coeficiente de absorción notablemente superior a los cementos portland ordinarios. Esto y su alta resistencia a compresión los hace un material ideal para la restauración no solo de edificios construidos con cemento natural histórico, sino también para la restauración de materiales pétreos. (Gosselin, et al., 2009). 3.2. Simplificación del método ROCARE de identificación del cemento natural. Durante una estancia en el IATCS (Institute of Arts and Technology / Conservation Sciences) Universidad de Artes Aplicadas en Viena, se estudia el método ROCARE de identificación del cemento natural mediante el uso de técnicas convencionales de microscopia óptica polarizada y microscopia electrónica de barrido en láminas delgadas pulidas, con el fin de ponerlo en práctica con las muestras tomadas de edificios de Madrid. Se analizan láminas delgadas pulidas realizadas a partir de probetas del laboratorio de cementos naturales y portland modernos con el fin de determinar los patrones identificativos de estos. Tras analizar las muestras de las probetas realizadas en el laboratorio y determinar los parámetros identificativos del cemento natural, los aplicamos en la identificación de las muestras tomadas de 5 edificios de Madrid construidos en aquella época. De las cinco muestras observamos: • Muestra F1-035A: Perteneciente al Palacio de Velázquez, construido entre 1881 y 1883. La muestra pertenece a los corridos de fachada. En este caso se confirma el empleo de pasta de cemento natural en las decoraciones de fachada. Se pueden observar en el microscopio óptico los característicos trozos de margas infra calcinadas, sobre calcinadas y calcinadas a la temperatura adecuada, propios de este tipo de cemento. Esto y la ausencia de alita en los granos de cemento no hidratado lo confirman. • Muestra A1-003: Edificio de viviendas ubicado en la calle Recoletos 13. La muestra pertenece al revoco de un patio interior. En este caso se empleó cemento portland para el mortero. En él se pueden ver claramente en el microscopio óptico los cristales de belita y alita no hidratados. • Muestra F1-177: Palacio de la secretaría de la Santa Cruzada construido en 1888. La muestra pertenece al revoco de fachada. En este caso no se empleó cemento de ningún tipo, sino que el mortero está hecho a base de yeso. Se confirma su composición en el microscopio electrónico de barrido. • Muestra F1-329: Palacio de la Música, construido en 1924. La muestra pertenece a una columna de la sala original de baile del sótano. En este caso se empleó cemento portland para el mortero. Al igual que en el caso de la muestra A1/003, se pueden ver claramente en el microscopio óptico los cristales de belita y alita no hidratados. • Muestra F2-037: Museo Cerralbo construido en 1884. La muestra pertenece a una balaustrada. En este caso aunque encontramos granos de cemento no hidratado con presencia exclusivamente de belita, la ausencia de los característicos trozos de margas (infra calcinadas, sobre calcinadas y calcinadas a la temperatura adecuada) nos dicen que no se trata de un cemento natural, sino de un cemento belítico calcinado a baja temperatura. Una vez empleada esta metodología de ROCARE de identificación del cemento natural, la simplificamos determinando los parámetros identificativos más característicos del cemento natural, y la aplicamos así a todos los edificios de Madrid de los que disponemos de muestras. 3.3. Estudio de campo. Estado de conservación de los cementos naturales. De los 100 edificios analizados construidos entre 1850 y 1936 se toman muestras de 25 de ellos. Se identifican cuáles emplean el cemento natural en su construcción, cuál es su estado de conservación y patología específica. Tras analizar el estado de conservación de los 25 edificios de Madrid que hemos podido tomar muestra observamos: 3.3.1. Los morteros de cemento natural se encuentran en general en un muy buen estado de conservación. Las principales causas de daños son debidas a: a. Principalmente a reparaciones inadecuadas empleando materiales incompatibles como el cemento portland. b. Eflorescencias causadas por problemas de humedades debido a un mantenimiento incorrecto de los edificios y como consecuencia de fallos en el sistema de drenaje de las cimentaciones o del sistema de evacuación de aguas pluviales 3.3.2. Los morteros de cemento portland que analizamos presentan principalmente daños por: a. Disgregación del mortero de cemento. b. Al formar parte de una reparación de muros de fábrica de ladrillo con mortero de cal y arena se encuentran en un pésimo estado de conservación. Esto se debe a que las propiedades de los morteros de cemento portland son prácticamente contrarias a las de los morteros de cal: resistencia mecánica elevada, módulo de elasticidad alto, baja permeabilidad al vapor de agua y un alto contenido de solubles y álcalis. (Alejandre Sánchez, 2002) “No se debe utilizar cemento para la sustitución de revestimientos en mal estado cuando la fábrica del muro esté tomada con mortero de cal, o sea, una fábrica blanda y deformable, ya que el cemento, al ser más rígido que la fábrica que le sirve de base, no podrá seguir los desplazamientos de ésta y se producirán fisuras. Además al ser el cemento poco permeable al agua, impedirá la evaporación de la misma, que se suele acumular en este tipo de fábrica procedente del interior.” (Barahona Rodríguez, 1999) 3.3.3. Los morteros de cal que analizamos presentan principalmente daños por fisuras y desprendimientos como consecuencia de su baja resistencia mecánica y a las heladas. En general estos morteros requieren un mayor mantenimiento que los de cemento. 3.4. Compatibilidad del cemento natural con los morteros de cemento portland actuales Así como hemos dicho, en general los morteros de cemento natural analizados se encuentran en un muy buen estado de conservación, siendo los pocos daños encontrados causa directa de su alto coeficiente de absorción: eflorescencias o incompatibilidad con los morteros de reparación. No obstante, la principal fuente de daños se debe a reparaciones inadecuadas llevadas a cabo empleando materiales incompatibles como el cemento portland. Esto se debe en muchos casos al desconocimiento de este material o a una incorrecta caracterización. Al tener el cemento natural un alto coeficiente de absorción, ante la presencia de agua, absorbe las sales propias de los cementos portland, cristalizando éstas en su interior, lo que causa daños irreparables al material original. 4. Conclusiones A partir de un estudio histórico y documental, de campo y analítico de los edificios de Madrid se han alcanzado las siguientes conclusiones: 1. Es posible identificar visualmente las fachadas que emplearon el cemento natural a través de un examen mediante microscopia óptica de pequeñas muestras del edificio. 2. Los morteros de cemento natural tienen una durabilidad y patología diferenciable de los de cal y a los de cemento Portland: a) Los morteros de cemento natural tienen una mayor resistencia mecánica y necesitan un menor mantenimiento que los morteros de cal. b) Los morteros de cemento natural, a diferencia de los de cemento portland, no producen eflorescencias en los elementos colindantes. Sin embargo, debido a su elevada capilaridad, pueden sufrir daños como consecuencia de las sales que transportan. 3. Se han observado múltiples casos de incompatibilidad de los cementos naturales con los morteros de cemento portland actuales.