Cemento Blanco y Revoque de Piscinas
El cemento blanco que cumple con ASTM C150, ASTM C595 o ASTM C1157 (“cemento blanco”) se utiliza en revoques, concreto y materiales de mampostería para una variedad de aplicaciones arquitectónicas y decorativas. El cemento blanco se especifica en estas aplicaciones por su consistencia de color, apariencia y la capacidad de crear un material duradero, parecido a la roca.
Comprender los conceptos básicos de la química del cemento y otros factores que afectan el color del concreto puede ayudar a reducir algunos conceptos erróneos sobre la decoloración de los materiales cementicios. El color es un aspecto importante de control de calidad en la industria del cemento blanco para lograr consistencia en el brillo y el tono (ver Figura 1).
El color gris que es común en la mayoría de los cementos Portland se debe a los compuestos de óxido de hierro y manganeso presentes en el cemento. Sin embargo, para producir cemento blanco, se seleccionan materias primas con niveles muy bajos de estos metales. Además, se controla el proceso de cocción para minimizar cómo esos metales se integran en la estructura del clínker, lo que mejora su blancura, consistencia y tonalidad de color.
La Química del Cemento Portland
Aunque los cementos blancos ASTM C595 y ASTM C1157 se utilizan con frecuencia, en este caso se toma como ejemplo la Especificación Estándar para Cemento Portland ASTM C150 porque describe mejor las características químicas y físicas del cemento Portland. La designación de cemento más común en C150 es Tipo I, para uso normal o general. La Tabla 1 compara la química de dos cementos Portland Tipo I típicos, uno gris y uno blanco, que presentan características similares. Una diferencia entre los cementos Portland blanco y gris es que uno de los seis óxidos principales que describen su composición química es significativamente menor en el cemento blanco que en el gris. El cemento blanco típicamente contiene 0.4% o menos de óxido de hierro (Fe₂O₃), frente al 2.6% del cemento Portland gris (“cemento gris”).
Como muestra la Tabla 1, cuatro compuestos químicos caracterizan al cemento Portland: C₃S, C₂S, C₃A y C₄AF. El aluminoferrita cálcica, o C₄AF en notación abreviada, es el compuesto que más influye en el color del cemento. También conocido como fase mineral ferrítica, el C₄AF puede ser marrón claro, ámbar, marrón oscuro, marrón rojizo, marrón verdoso o casi negro. Las partículas de cemento suelen ser menores de 45 micrones (tamaño promedio alrededor de 10 – 15 micrones), por lo que esencialmente son polvos finos y actúan como pigmentos (Hime y Erlin 2008).
Tabla 1. Composición química y de compuestos, valor de color y finura de los cementos
* Los valores representan el promedio de estadísticas combinadas. No se incluyen cementos con incorporador de aire. Adaptado de Gebhardt, Ronald F., “Survey of North American Portland Cements: 1994,” en Cement, Concrete, and Aggregates, Vol. 17, No. 2, ASTM, West Conshohocken, Pennsylvania, diciembre 1995, páginas 145-189.
** Los valores de color se basan en la luminosidad CIE Lab (L*) y son típicos de los valores probados para cementos blancos y grises.
Revoque de Piscinas y Color
Los cementos blancos tienen muy pocas fases ferríticas porque se elaboran con materias primas de bajo contenido de hierro. Mientras que la composición potencial de C₄AF suele ser alrededor del 8% o incluso más en el cemento gris, solo es del 1% en el cemento blanco (ver Tabla 1). El color blanco del producto se debe directamente al bajo contenido de ferrita y manganeso.
El cemento blanco se especifica típicamente para revoques de piscinas para asegurar colores limpios, brillantes y consistentes, incluyendo pasteles claros. Los colores son más brillantes e intensos porque el cemento blanco proporciona una base neutra.
Al combinar cemento blanco con pigmentos y áridos coloreados, y variando los acabados, tratamientos y texturas de la superficie, se amplía enormemente la gama de acabados decorativos disponibles para los clientes (ver Figura 2).
El color del revoque, concreto o mortero de cualquier material a base de cemento depende principalmente de la porción cementicia (cemento y cualquier material cementicio suplementario “SCM” que se pueda usar), así como del color del árido fino. Quien busque un color dinámico o acabados decorativos puede beneficiarse de productos a base de cemento que utilicen exclusivamente cemento blanco. El cemento blanco tiene toda la resistencia, dureza y características estructurales del cemento gris, pero los beneficios adicionales mencionados arriba son las principales razones para su selección.
Hidratación del Cemento y Color
Como se explicó anteriormente, los cementos blancos son blancos porque tienen un contenido muy bajo de ferrita. En cualquier cemento, las fases ferríticas (C₄AF) normalmente se aclaran a medida que el cemento reacciona químicamente con el agua, un proceso llamado hidratación. Se utilizan aceleradores para acelerar la hidratación en mezclas de concreto colocadas durante clima frío. Un acelerador común, el cloruro de calcio (CaCl₂), tiene un efecto retardante sobre la hidratación del compuesto que contiene ferrita, C₄AF. Cuando se agrega CaCl₂ al concreto de cemento gris, retrasa la hidratación de las fases ferríticas, que pueden permanecer de color oscuro (Greening y Landgren 1966). Este efecto asociado con CaCl₂ no se aplica a mezclas a base de cemento blanco.
Existe muy poco riesgo de decoloración al agregar cloruro de calcio a materiales o mezclas a base de cemento blanco, porque este cemento contiene casi nada de ferrita. La investigación relacionada con la decoloración de C₄AF por la Portland Cement Association se ha realizado exclusivamente sobre cemento gris y se discute en varias de sus publicaciones.
El uso de cemento blanco para diversas aplicaciones es el tema de las publicaciones PCA WC001, WC002 y WC003.
Los contratistas de revoque y los diseñadores confían en la cuidadosa selección de materiales y en la atención a los detalles de mezcla y colocación para lograr acabados llamativos.
Prácticas y Materiales Únicos del Oficio de Revoque
Agua de Mezcla Suplementaria
El proceso de agregar agua suplementaria por encima del agua de diseño de la mezcla se utiliza para contrarrestar la absorción por el sustrato y la evaporación. Materiales más densos como el concreto mantienen un reservorio de agua, mientras que los recubrimientos cementicios delgados no lo hacen. Esta agua extra no forma parte de la relación agua/cemento (a/c) de diseño y se consume (se elimina del sistema) durante la aplicación y antes del fraguado final.¹
Cloruro de Calcio – Acelerador de Fraguado
Para materiales cementicios que contienen refuerzo metálico o que tienen alguna estructura metálica incrustada, los límites de CaCl₂ previenen el deterioro de la capa de pasivación alrededor del refuerzo metálico y la consiguiente corrosión del mismo. Sin embargo, no hay refuerzo metálico dentro de un recubrimiento interior de piscina, por lo que el CaCl₂ no es perjudicial ni daña los acabados cementicios interiores de piscinas cuando se usa correctamente.²
El uso de CaCl₂ como acelerador de fraguado en cantidades que no excedan el 2% del aglutinante cementicio no debilita ni hace inferior el recubrimiento, ni promueve el deterioro o el grabado superficial del acabado de la piscina.
Química del Agua de Piscina
Una de las principales causas de deterioro del recubrimiento de acabado en piscinas se debe a una química del agua desequilibrada. Una buena química del agua, según APSP³ y NPC⁴, es clave para prolongar la vida útil del recubrimiento y preservar la belleza estética de la superficie frente al deterioro por grabado, decoloración y depósitos de sales minerales.
Referencias
Hime, William, and Erlin, Bernard, Color, Color, Color, Concrete Construction, Hanley-Wood Media, Washington, D.C., February 2008, p. 18.
Greening, N. R., and Landgren, R., Surface Discoloration of Concrete Flatwork, reprinted from the Journal of the PCA Research and Development Laboratories, 8, No. 3, p. 34-50, RX203, Portland Cement Association, September, 1966.
Miller, F. MacGregor; Powers, Laura J.; Taylor, Peter C., Investigation of Discoloration of Concrete Slabs, SN2228, Portland Cement Association, 1999.
Taylor, Peter C.; Detwiler, Rachel J.; Tang, Fluvio J., Investigation of Discoloration of Concrete Slabs (Phase 2), SN2228b, Portland Cement Association, 2000.
1 NPC Technical Manual, 8th Edition, Section 4.1, National Plasterers Council, 1000 N Rand Road, Suite 214, Wauconda, IL 60084, info@npconline.org
2 NPC Technical Manual, 8th Edition, Section 2.6.1, National Plasterers Council, 1000 N Rand Road, Suite 214, Wauconda, IL 60084, info@npconline.org
3 Association of Pool & Spa Professionals, ANSI/APSP/ICC -5, Appendix A, 2111 Eisenhower Avenue, Alexandria, VA 22314, www.apsp.org, National Plasterers Council, 1000 N Rand Road, Suite 214, Wauconda, IL 60084, info@npconline.org
4 NPC Technical Manual, 8th Edition, Section 7.6.1.1, National Plasterers Council, 1000 N Rand Road, Suite 214, Wauconda, IL 60084, info@npconline.org