La Cal. Pequeña guía de la cal en la construcción

La relegada cal es uno de los materiales más reivindicados desde la bioconstrucción, por sus grandes ventajas frente al cemento Pórtland.

Hasta la revolución industrial y el descubrimiento del cemento en 1824 en Pórtland, Inglaterra, la cal ha sido el principal ligante de la construcción en morteros, revestimientos y pinturas.

Es responsable de la solidez de los edificios antiguos y medievales y ha participado en obras tan prestigiosas como los frescos y estucos que los decoran.
Los constructores de entonces aplicaban las cales disponibles en las canteras y caleras más próximas.
Es decir, la calidad de las cales reencontradas varía según la roca de extracción, pues de las calizas, las más puras proceden de las cales más grasas, es decir, aéreas y de las calizas las más arcillosas, pues las más ricas en sílice (margas) procedían las cales magras es decir hidráulicas.
Resultaban denominaciones varias para la cal, típicas de los lugares de procedencia.
Debido a la limitada facilidad de transporte, los constructores aplicaban el material local pero conocían una amplia gama de trucos para corregir los efectos de cada una de las cales encontradas para aportar a sus morteros las calidades requeridas en cada caso de aplicación, como son el control de la rapidez en el endurecimiento, la dureza y el grado impermeabilizante.
De esto concluimos que todas las clases de cal convivían desde todos los tiempos.
Lo digo porque en la actualidad tendemos a valorar a las de la primera clase más tradicionales y míticas, las cales más puras; mientras descalificamos como segundas las cales impuras con propiedades hidráulicas ya que estas no son mencionadas en la literatura antes de unos dos siglos pasados.
La elección de nuestras cales para la restauración del patrimonio así como la nueva construcción de hoy debería seguir unos aspectos más técnicos y menos doctrinarios.

Cales disponibles
Un 20 % de la superficie terrestre esta cubierta de roca caliza.
Según el tipo de caliza utilizada, la cocción permite la fabricación de varios tipos de cal:

1. La cal aérea, procedente de una caliza pura
2. La cal dolomítica, procedente de una caliza rica en carbonato de magnesio
3. La cal hidráulica natural, procedente de una marga (caliza arcillosa).

Cal aérea
La calcinación de la Cal Aérea se produce por la cocción de la caliza pura (carbonato de calcio) alrededor de 900 grados y está acompañada de una pérdida del 45% de su peso, correspondiente a la pérdida de gas carbónico.
Tras la extinción de la cal viva (óxido cálcico), resultante de la cocción, se obtiene la cal apagada apta para su aplicación en la construcción (hidróxido cálcico). Por producir mucha calor, el proceso de extinción se hace en fábrica o bien por personal especializado.
El agua, añadida en la elaboración del mortero a base de cal y arena, efectúa el inicio de la carbonización, una reacción lenta de varios meses que exige la presencia de agua y gas carbónico del aire a la vez. Una vez evaporada el agua, la calcinación sigue con el vapor del agua presente en el aire que tiene una afinidad con el gas carbónico (forman ácido carbónico). La calcinación entonces se nutre del gas carbónico presente en este ácido.

Cal dolomítica
En las calizas dolomíticas el carbono de calcio está asociado al carbonato de magnesio.
Tras su cocción a temperaturas inferiores a 900 grados se obtiene una cal aérea.

Cal hidráulica natural
Son raras las calizas puras. Casi siempre aparecen mezclados con arcillas, ricas en elementos químicos como el hierro el aluminio y sobre todo el sílice y de las cuales procede la CAL HIDRÁULICA NATURAL. Entre 800 y 1.500 grados (en general alrededor de 900 grados), el calcio de la caliza se combina con dichos elementos formando silicatos, aluminatos y ferro-aluminatos de calcio.
Al contacto con agua estos cuerpos quieren formar hidratos insolubles lo que confieren al ligante un carácter hidráulico.
Al contacto con el aire húmedo, la cal y los hidratos así formados carbonizan con el gas carbónico del aire. Esta reacción dura varios meses y es la parte aérea del proceso.
Los científicos del siglo diecinueve intentaron clasificar las cales hidráulicas según su índice de hidraulicidad, dependiente de su contenido de arcilla (entre 5 y 30%).
En la actualidad se producen cales hidráulicas con baja y alta hidraulicidad formando 3 clases de resistencia de las cuales las más frequentes son la clase NHL 5 (la más resistente entre las cales hidráulicas naturales, con una resistencia mínima a la compresión 28 días = 5 M Pa y un contenido de arcilla del la caliza procedente de entre 15-20%) y clase NHL 3,5 (resistencia mínima a la compresión 28 días = 3,5 Mpa, contenido de arcilla de la caliza procedente = 8-15%) y menos frecuente la clase NHL 2 con un contenido muy bajo de arcilla y una resistencia final a la compresión poco superior a la de una cal aérea.
Las cales de hidraulicidad algo superiores a la de las cales hidráulicas naturales se denominan Cales Hidráulicas Artificiales (cales hidratadas) ya que contienen substancias añadidas antes o después de la cocción, como son ,entre otros:

• Clinker, son silicatos y aluminatos hidratados, obtenidos por cocción encima de la sinterización (1.500 grados).
• Puzolanas de origen natural (volcánico) o bien artificial (mezcla de sílice, aluminio y óxido férrico).
• Cenizas volantes, que provienen de la combustión de petróleo.
• Escorias siderúrgicas.
• Filleres calizos.

Cales hidráulicas artificiales
Hablando de cales hidráulicas artificiales ya entramos en el mundo de los cementos “naturales” (cementos cocidos bajo la sinterización) ya que sus elementos constitutivos son prácticamente iguales.

El Cemento Pórtland seria el resultado de una cocción de estos elementos con temperaturas mucho mas altas (encima de la sinterización). De esta manera se obtiene un ligante para morteros rígidos y con alta resistencia a la compresión debido a un proceso de endurecimiento exclusivamente hidráulico y equivalente a la pérdida de las cualidades bioclimáticas, de buena trabajabilidad y retención de agua así como de buen aspecto frente a un mortero de cal.
Además de ser incompatibles con toda clase de materiales que componen los edificios del patrimonio a restaurar, los morteros de cemento, aparte de usarlos si acaso para la cimentación, son absolutamente innecesarios para levantar un edificio de vivienda unifamiliar o plurifamiliar con pocas plantas.

La Cal según aplicación

• Morteros para cimentaciones y asentamientos de piedra natural y bloques de fábrica:

La cal aérea aporta la mayor trabajabilidad y flexibilidad debido a una mayor finura frente a la cal hidráulica natural.
Pero es preferible la cal hidráulica ya que aparte de buena trabajabilidad y flexibilidad tiene mayor resistencia a la compresión y una mayor resistencia inicial, con la ventaja de poder adelantar el trabajo rápido con ahorro de tiempo y dinero.

Además tolera las transferencias de humedades y sales minerales.

Gracias a su mayor endurecimiento inicial la cal hidráulica natural permite al constructor realizar trabajos en el exterior durante todo el año, también en los meses del invierno, siempre que se proporciona una protección contra calores, hielo y aguas pluviales durante las primeras 72 horas de cura.

• Construcción de piscinas naturales y estanques (almacenaje de aguas pluviales, etc.):

Cal hidráulica natural (NHL 5), ya que es más impermeable, más resistente a la compresión, más resistente a sales minerales y capaz de endurecerse incluso debajo del agua, sin la presencia de aire.

• Revestimientos exteriores e interiores:

Los morteros para revestimientos exteriores, en todo caso serían a base de cal hidráulica natural, ya que tiene la mayor resistencia mecánica, la mayor impermeabilidad y la mejor resistencia a agresiones ambientales así como influencias marítimas.

Los revestimientos interiores podrían ser compuestos de un revestimiento base de mortero de cal hidráulica natural y un acabado fino (en una o varias capas) a base de mortero de cal aérea, sin o con pigmento lo que en su totalidad es un estuco de cal.

La elevada finura y máxima trabajabilidad de la cal aérea, que se puede aumentar aún más trabajando con cal grasa en pasta, es necesária para un buen resultado final del acabado.

Su elevada porosidad es responsable para un efecto máximo de compensación de vapores de agua en la vivienda así como un excelente aislamiento térmico.

• Lechadas y pinturas:

Para la fijación de una superficie con mala adherencia, se podrían aplicar una o varias capas de lechada de cal aérea o cal hidráulica natural. Para la fijación de superficies arenosas es aconsejable la cal hidráulica.
Para aumentar la adherencia de un soporte justo antes de revestir da más efecto la lechada de cal aérea, la mas grasa posible.

Las pinturas serían a base de cal aérea (color mas blanco), preferiblemente cal grasa en pasta, diluido con agua y si acaso mezclado con pigmentos aptos para la cal. La cal en pasta, para pintar, debe estar elaborada de las capas superiores (con ausencia de partículas gordas sin apagar) de la cal que ha reposado bajo el agua durante un tiempo de meses o años.

Es aconsejable añadir a la pintura un estabilizante natural que entrará en reacción con la cal, como la caseína por ejemplo, ya que de esta forma se aumenta su resistencia al tacto.
La humidificación del soporte y el control de la desecación del filme de pintura es de gran importancia ya que la falta de agua es incompatible con la carbonización de la cal.

El ámbito de aplicación de pinturas de cal son más bien interiores ya que las pinturas de cal son sensibles a las variaciones climáticas (hielo, sol, viento y humedad). Pues exigen un alto grado de mantenimiento en exteriores.

• Fijación de tejas, solería (interior y exterior) y piezas de decoración y murales:

Tejas y solería con cal hidráulica natural ya que interesa resistencia mecánica así como máxima impermeabilidad. Para la fijación de piezas decorativas cerámicas o de piedra natural en superficies verticales, además de elaborar un mortero con alto contenido de cal y óptima granulometría, se podría aplicar un mortero a base de cal hidráulica (resistencia mecánica y buena adherencia) y pasta de cal grasa (aumento de adherencia). El soporte, si fuese necesario, se podría preparar con una lechada de cal grasa.

• Estabilizar tierra con cal:

Se puede estabilizar la tierra para la fabricación de adobes o tapial y conseguiremos aumentar su resistencia mecánica así como su resistencia al agua.
Los suelos muy arcillosos (40% o más) se estabilizan mejor con cal aérea.
Los suelos muy arenosos se estabilizan mejor con cal hidráulica para ganar más resistencia.
A parte de mezclarlo todo bien, para asegurar un buen proceso de endurecimiento, las mezclas de tierra y cal hidráulica se deben poner en obra pronto, evitando el secado rápido, ya que, si no se puede perder con facilidad el 50% de resistencia.
La cal viva en polvo puede ser utilizada para estabilizar pero tiene la desventaja de producir mucho calor y puede dañar pelirosamente la piel. Por causa del calor de hidratación tiende a secar el suelo rápidamente con el riesgo de dilatación.
En general se aplica un 5% de estabilizante ya que menos cal casi significa significa una pérdida de resistencia. La estabilización no es una ciencia exacta por ello depende del técnico o constructor, es mejor hacer bloques de prueba para realizar ensayos. El propósito de estos ensayos es encontrar la menor cantidad de estabilizante que satisfaga los requerimientos.

© EcoHabitar y Monika Brüemmer 2004