Construcción con bloque de tierra comprimida articulado.

Autor: Alfonso Martínez Prada. Arquitecto.

Indice de Contenidos:

• Introducción a la construcción con barro.
• Tipos de bloques de tierra.
• Proceso de producción.
• Normativa de bloques de tierra comprimida.
• Saber más.
• Bibliografía.

Introducción a la construcción con barro.

Podemos decir sin temor a equivocarnos que el barro, la tierra cruda, es uno de los materiales de construcción más utilizados a lo largo de la historia. Es uno de los materiales más abundantes en la naturaleza y su extracción no implica complicados procesos. Además puede ser reutilizado y no deja desechos que puedan deteriorar el ecosistema por lo que se convierte en una opción verdaderamente interesante desde el punto de vista de la cada vez más apreciada sostenibilidad. Adicionalmente se convierte en una elección óptima como material de construcción en lugares del mundo donde las respuestas tecnológicas disponibles requieren la aplicación de técnicas robustas y el uso materiales coherentes con la realidad económica local.

Durante la historia la tierra se ha utilizado aplicando diferentes técnicas que se adaptaban a las condiciones particulares de las zonas donde venían empleadas en función de factores tales como el clima, la cultura, las tradiciones constructivas, el proyecto mismo etc. El origen de esta utilización del barro en forma de bloques o «adobes» puede retrotraerse a más de 5.000 años antes de Cristo. En España su uso se podría situar alrededor de la edad de bronce, a partir del siglo VIII. A.C. Se estima y así afirman varios autores que casi un tercio de la humanidad vive todavía hoy en día en construcciones de tierra, normalmente hechas y mantenidas por sus auto constructores y/o usuarios (CRAterre 2009).

La tierra como material de construcción sostenible debe ser hoy día y es ya de hecho objeto de un justo y renovado interés. Es una válida opción frente a problemas medioambientales, económicos y sociales relacionados con la edificación. Las ventajas de la tierra como material son, entre otras, su bajo impacto visual y fácil integración en el paisaje, su carácter de material local que evita costes adicionales de transporte, su carácter reciclable y su ausencia de residuos de tipo industrial, su bajo coste de producción en términos de energía (la empresa “Solbloc” afirma que la producción de un bloque de tierra comprimida requiere en torno al 1% de la energía necesaria para producir un ladrillo cerámico y que los costes totales de construcción en comparación con los ladrillos cerámicos de barro cocido o los bloques de cemento se pueden reducir en un 20-30%), sus buenas características como aislante térmico y su buena resistencia al fuego. La tierra es un buen regulador de la humedad y tiene la capacidad de almacenar calor y equilibrar el clima interior. Las paredes de tierra son relativamente porosas y pueden absorber o liberar humedad del ambiente manteniendo durante todo el año una humedad óptima. Por otro lado, la inercia térmica, es decir, la capacidad de almacenar energía dentro de su estructura para luego liberarla, es una característica de las construcciones con tierra que hace que sean adecuadas en diferentes condiciones climáticas. Del mismo modo los muros hechos con este material transmiten mal las vibraciones sonoras lo que les convierte en una barrera eficaz contra ruidos indeseados siendo sus propiedades de aislamiento acústicas mucho mejores que las de los muros convencionales.

La tierra como material proviene de la erosión mecánica y química de la roca madre la cual se desagrega en partículas minerales de dimensiones variables. No todos los tipos de tierra son adecuados para construir por lo que habrá que seleccionar la tierra adecuada para cada técnica constructiva. Una de las condiciones básicas es que la tierra no contenga materiales orgánicos, hongos, raíces, bacterias etc. que se encuentran en la capa más superficial del suelo. Así pues la tierra como material para ser utilizado en la construcción es una mezcla de arcilla, limos y arena conteniendo también en ocasiones pequeñas cantidades de grava y piedras. La composición y las propiedades dependerán de las condiciones locales. Las propiedades de la grava, la arena y los limos son totalmente diferentes de la arcilla siendo simplemente agregados que no tienen fuerza de cohesión. El agua es el componente clave ya que es el elemento que activa las fuerzas de cohesión de la mezcla de tierra.

Tipos de bloques de tierra.

Entre los bloques de tierra utilizados históricamente las variaciones son abundantes y dependen de factores tales como la forma, las medidas, la composición de los mismos y su método de elaboración. Podemos dividirlos en dos grandes grupos en función de si éstos son moldeados a mano o comprimidos mecánicamente. A todo esto se añade una tercera vía dentro de las tecnologías de construcción con tierra que sería aquella del tapial.

El tapial (pisé en francés, rammed earth en inglés, taipa en portugués) es una de las técnicas constructivas de mayor antigüedad a nivel mundial. Se estima que era ya utilizada hace 10.000 años. Se trata de muros de tierra húmeda compactada, por medios manuales o mecánicos, dentro de un encofrado o molde. Siguiendo la clasificación de Fermín Font y Peré Hidalgo hay tres categorías de tapias. La primera es la tapia simple de tierra. En este caso el material utilizado es una masa de tierra cruda mezclada habitualmente con grava o arena que vertida y apisonada en tongadas alcanza la altura deseada. El elemento que aglutina y aporta resistencia es la arcilla y en ocasiones se le añade cal para estabilizar la masa. La segunda es la tapia de tierra calicastrada. Se trata de una tapia con masa interior de tierra protegida con mortero o costra de cal en su cara exterior. Esta capa de mortero de cal se proyecta por el interior de los tapiales o encofrados antes de proceder al vertido de la tierra. Presenta un característico acunado que garantiza el anclaje entre el revestimiento exterior y la masa interior de tierra. El tercer tipo son las tapias mixtas. Son aquellas en las que la tierra se combina con otros materiales como por ejemplo la piedra, el ladrillo etc. potenciando sus características mecánicas y de durabilidad frente a agentes atmosféricos. Algunos subtipos son la tapia valenciana con ladrillos, la tapia con brencas, reforzada con yeso, la tapia de piedra y tierras, la tapia de tierra y machones que incorpora como su nombre indica pilares en el interior del encofrado ya sean de adobes, ladrillos o piedra.

Dentro ya del primer grupo de bloques tenemos el adobe tradicional (briques crues en francés, mud bricks en inglés) que es un bloque de barro secado al aire libre y que tradicionalmente tiene forma de paralelepípedo. El tamaño y la forma varían de un lugar a otro. Este bloque se obtiene de la mezcla de tierra arcillosa, arena, gravas de diferentes dimensiones y fibras vegetales que se añaden para evitar el agrietamiento por contracción de secado. Sus dimensiones son aquellas que permiten al albañil manejar la pieza con una sola mano. Una de las dimensiones aconsejables para la fabricación de adobes tradicionales sería 38x18x8 cm. El moldeo tradicional se hace con moldes de madera. Una vez moldeado el adobe se desmolda y se coloca en una superficie libre de impurezas orgánicas o sales para evitar una pérdida acelerada de humedad. A los tres días se cambia su posición para que se sequen uniformemente y tras unas tres semanas de secado aproximadamente estarían listos para su uso.

Por Vmenkov - Own work, CC BY-SA 3.0, Link

Si bien el adobe tradicional incorpora fibras vegetales a la mezcla estándar, el llamado adobe estabilizado, como segunda variante del adobe de barro, contiene a mayores nuevos materiales incorporados con el fin de mejorar las características resistentes del bloque. Las proporciones de las mezclas y los procesos de elaboración en este caso deben ser muy cuidadosos para poder conseguir resultados satisfactorios. Cuando la tierra no posee las características adecuadas o bien cuando se quieren alcanzar valores de resistencia más elevados se pueden usar estabilizantes. El proceso se define como un método físico o químico que permite a una tierra responder satisfactoriamente para ser usado como material de construcción. El uso de estabilizantes es clave para la obtención de un material de calidad que resuelva las potenciales carencias del producto disponible. Hay tres tipos de estabilización posibles en la elaboración de los bloques. Estabilización mecánica mediante la compactación. Estabilización física a través del control de la granulometría y la incorporación de fibras vegetales, algas* etc. En este caso el estabilizante solo interactúa como una estructura independiente mejorando las propiedades físicas de la tierra. Y la tercera que es la estabilización química que origina intercambios catiónicos y la transformación de los enlaces periféricos de las arcillas modificando de este modo la estructura granular de la tierra. Este nuevo producto modifica la estructura granular a la que dota de una cohesión mejorada o disminuye la excesiva plasticidad. Algunos estabilizantes químicos más habituales son silicatos de sosa y etilsilicatos o bien ya sean compuestos naturales o artificiales y adiciones activas basadas en la puzolana. La normativa española citada más adelante (norma UNE 41410:2008) establece así mismo los criterios para la elección de los estabilizantes en el caso de los bloques de tierra comprimida basándose en una serie de criterios que son: la disponibilidad regional, la minimización del impacto ambiental, los procesos tecnológicos apropiados a la puesta en obra y al mantenimiento y la evaluación económica.

Como tercer tipo y siempre dentro del primer grupo podemos citar los adobes especiales que son aquellos que poseen características formales diferentes a los adobes comunes, como por ejemplo los adobes de colores, pero que no dejan de ser adobes tradicionales con diversas variaciones.

Dentro ya del segundo grupo y como objeto pormenorizado de este artículo tenemos los bloques de tierra comprimida mecánicamente o BTC (BTC briques de terre comprimée en francés, CEB compressed earth block or MSB mud stabilized block en su acepción en inglesa). Es una pieza para fábrica de albañilería que tiene a su vez forma de paralelepípedo generalmente y que se obtiene por compresión estática o dinámica de tierra húmeda a la que, como en el caso del adobe estabilizado, se le añaden estabilizantes con el objeto de mejorar sus propiedad físicas y mecánicas tales como su resistencia a la compresión y a la acción del agua y el viento y a los cambios de temperatura. Se obtiene a partir de una mezcla de tierra, arena y, por ejemplo, un estabilizante como el cemento en proporciones aproximadas de 83%, 6% y 11% respectivamente. Este producto se fabrica mediante el prensado de la materia prima dentro de moldes regulares, generalmente metálicos, y con la posibilidad de producir piezas de diferentes tamaños y formas así como con acabados uniformes. Normalmente no se utilizan áridos de dimensiones mayores a 20mm y la masa debe contener limos suficientes para garantizar una compactación óptima. La densidad más alta obtenida incrementa significativamente la resistencia a la compresión y a la erosión. Los estabilizantes empleados más frecuentemente son la cal y el cemento pero existe una gran variedad de aditivos potenciales. La elaboración de los bloques se puede realizar mediante pequeñas prensas manuales o mediante prensas mecánicas de gran envergadura lo que contribuye a dar al bloque como material de construcción una gran flexibilidad en términos de tecnología disponible en vistas a su producción y utilización en obra. Así pues se pueden producir bloques en el mismo terreno de donde se obtiene el material o incluso en el terreno donde se construye. Existe en el mercado una gran oferta de maquinaria.

Como segundo ejemplo de bloques comprimidos tenemos los bloques de tierra de alta resistencia que son bloques en cuya fabricación la composición está meticulosamente diseñada para obtener valores de resistencia elevados, incluso superiores a la de los ladrillos cocidos. Estos resultados superiores de resistencia dependen no solamente del estabilizante sino de las dosificaciones, la granulometría, la fuerza de compactación, los procesos de mezclado y los procesos de secado. De acuerdo a la normativa española existente (norma UNE 41410:2008) la resistencia a la compresión de los bloques se clasifica en tres grupos: BTC1 = 1,3 N/mm2; BTC2 = 3 N/mm2; BTC3 = 5 N/mm2. Los bloques BTC3 son los más resistentes. Los bloques de alta resistencia pueden obtener valores que dupliquen o incluso tripliquen los 5 N/mm2 correspondientes a los bloques BTC3.

Dentro de los bloques de tierra comprimida tenemos los bloques de tierra articulados (Interlocking Stabilised Soil Block ISSB en inglés) que son los bloques comprimidos a los que se añaden elementos básicos de un sistema constructivo de encajes para poder obtener una fijación estructural entre ellos sin mortero. Estos bloques permiten en base a su diseño prescindir del tradicional mortero para generar un aparejo de hiladas discontinuas mejorando el comportamiento estructural. Se reduce así mismo la cantidad de material empleado y la mano de obra necesaria y consecuentemente también el costo de producción. No requiriendo operarios especializados, ni para la fabricación, ni para el montaje, el sistema resulta particularmente adecuado para ser utilizado en programas de autoconstrucción. La estabilidad se logra mediante encajes horizontales y/o verticales que vinculan unos bloques con otros asegurando la uniformidad de la mampostería. La modularidad de los bloques permite la resolución de esquinas, encuentros y cruces sin necesidad de realizar cortes en las piezas pudiendo añadir contrafuertes estructurales de refuerzo, si el caso lo requiere. La materia prima utilizada para los bloques es siempre la tierra clasificada y estabilizada normalmente con la incorporación de cemento Portland o cal cuyos volúmenes se dosifican y se preparan con un contenido óptimo de agua determinado mediante ensayos de densidad-humedad (Proctor). En su producción se puede emplear una prensa mecánica simple, ligera y fácilmente transportable que no consume energía ni produce residuos contaminantes.

Adicionalmente al hecho de poder ser articulados, existe un tipo de bloques de tierra a los que se pueden añadir fibras y conglomerantes vegetales. Dichos conglomerantes pueden ser fibras de cáñamo (www.cannabric.com), algas etc. si bien la resistencia a compresión y flexión obtenidas son generalmente menores a las de los bloques estabilizados con cal o con cemento.

Proceso de producción de bloque de tierra comprimida.

El proceso de producción del bloque de tierra comprimida, bien sea articulado o no e independientemente de su resistencia, se puede resumir en los siguientes pasos generales (Seisdedos. J 2009):

Identificación y preparación. Lo primero que hay que hacer es conocer las características físico-químicas de la tierra a emplear. Esto se puede realizar o bien a través de pruebas de laboratorio o bien de forma aproximada a través de ensayos realizados directamente sobre el terreno. Para la preparación de la tierra se utilizan diversos equipos que puede ser trituradora, pulverizadora y/o criba al igual que diversa maquinaria para el movimiento de tierras. La finalidad de todo este proceso es obtener un tamaño de grano adecuado de la tierra para poder pasar a las siguientes fases y obtener finalmente un bloque de calidad. La tierra debe estar lo suficientemente seca al final del proceso.

Mezclado. Consta a su vez de dos etapas: la mezcla seca, mediante la cual se añaden ciertos componentes que forman el bloque como arcillas, arenas, aglomerantes, colorantes, etc. y la mezcla húmeda en la que se incorpora homogéneamente la cantidad adecuada de agua.
Prensado. Esta es una operación fundamental en el proceso productivo del bloque lo cual no quita para que la calidad final del bloque dependa en gran medida del resto de fases. Si el control de todo el proceso es adecuado el tipo de prensa no debería ser determinante en la calidad final.
Secado. Esta fase tiene una importancia clave en la calidad final por lo que debe ser contralada en el mejor modo posible. Existen dos etapas que son el periodo de curado, en el caso de que se incorporen estabilizantes a la mezcla, y el periodo como tal de secado. El secado no debe ser muy rápido para evitar fisuras de retracción que afectaría a la resistencia de los bloques. La temperatura y humedad deben mantenerse más elevadas en el caso de adición de estabilizantes durante el proceso de curado.

Almacenamiento. Una vez finalizado el curado y secado los bloques pueden manipularse para su utilización.

La introducción de los estabilizantes en un modo más científico y el hecho mismo de la utilización de bloques comprimidos (a diferencia del simple adobe, como hemos visto) ha venido de la mano con la necesidad de aplicar presión manual o mecánica para poder obtener mayor densidad, una absorción de agua menor y una resistencia a la compresión mayor. Usando máquinas hidráulicas para estabilizar el bloque ha hecho a los bloques más económicos en términos de producción y ha reducido la cantidad de estabilizantes necesarios. Todo ello ha redundado en la mejora de las propiedades físicas y mecánicas del producto terminado. Para la producción de bloques de tierra comprimidos existen numerosos tipos de máquinas en el mercado. Un paso clave en la evolución de esta tecnología fue la creación de la prensa llamada CINVA-RAM en los años 1950 por el ingeniero chileno Raúl Ramirez dentro del centro interamericano de vivienda en Bogotá, Colombia, que produce bloques uniformes rectangulares. Esta prensa comenzó a utilizarse alrededor del mundo marcando un antes y un después en lo que se refiere a la manera de producir bloques de tierra comprimida. Desde entonces los métodos de producción has progresado notablemente habiéndose creado ya otros tipos de máquinas manuales y a motor e incluso unidades de producción a gran escala móviles e industriales. Hay en el mercado máquinas manuales que son usadas en proyectos a nivel rural que requieren un pequeño capital para su compra y mantenimiento y que son más ligeras, fáciles de usar y no consumen energía eléctrica. La baja tasa de compactación de las máquinas manuales exige que la selección y la preparación de la tierra sean muy cuidadosos a fin que los bloques presenten poca dispersión en la resistencia a compresión. La capacidad media de producción de una máquina CINVA-RAM o similar se sitúa en torno a los 300 bloques al día pudiendo ser incrementada hasta los 1200 bloques al día. El departamento de asentamientos humanos del instituto asiático de tecnología (HSD-AIT) junto con el instituto tailandés de investigación científica y tecnológica (TIS-TR) desarrollaron los primero bloques articulados modificando la máquina CINVA-RAM a principios de los años 80. Esta nueva técnica reducía drásticamente el uso del cemento y por tanto el coste de construcción y mejoraba la estabilidad estructural del muro.

En términos generales las máquinas utilizadas para la producción de bloques pueden clasificarse en manuales o motorizadas. Dentro de las manuales tenemos las mecánicas ligeras (CINVA-RAM), las hidráulicas ligeras (Brepak) y las prensas hidráulicas pesadas (Testaram). A su vez, dentro de las motorizadas existen las mecánicas (Semi-Terstamique, Pact 500 y Ceramatic), las hidráulicas (Tob System, Quixote and Supertor), las unidades de producción móviles que pueden ser ligeras (Meili y Earth Ram) o pesadas (Unipress y Teroc) y finalmente las unidades de producción industrial. Dentro de las máquinas motorizadas hidráulicas existe la variante “Hydraform” que produce bloques de tierra articulados con dimensiones de 26.5x14x10 cm y un peso aproximado de 8-10 kg por bloque que permiten la adición de refuerzos verticales.

Normativa de bloques de tierra comprimida para muros y tabiques.

Desde Diciembre de 2008 está publicada en España la norma UNE 41410 con el nombre de “Bloques de tierra comprimida para muros y tabiques. Definiciones, especificaciones y métodos de ensayo”. En principio esta norma, no siendo de obligado cumplimiento, pretende normalizar el uso de este material y ayudar a extender la utilización del sistema constructivo. Por ahora la normativa solo contempla el BTC. Posteriormente se prevé que esta normativa se extienda al tapial y al adobe así como al uso de la tierra vertida. La norma tiene por objeto definir los bloques de tierra comprimida utilizados en fábricas de albañilería por ejemplo, fachadas vistas y revestidas, estructuras de carga y no portantes, muros y particiones interiores. Se aplica a los bloques de tierra comprimida conforme a la definición* que están destinados a fábricas de albañilería, sean vistas o no. La norma no contempla los bloques de tierra comprimida obtenidos por extrusión (*Bloque de tierra comprimida; BTC: Pieza para fábrica de albañilería generalmente con forma de paralelepípedo rectangular, obtenida por compresión estática o dinámica de tierra húmeda, seguida de un desmolde inmediato, y que puede contener estabilizantes o aditivos para alcanzar o desarrollar las características particulares de los productos). Así mismo la norma define el bloque “articulado” como BTC para colocación en seco: Bloque con entrantes y salientes suficientes para que la transmisión de esfuerzos se realice en seco, total o parcialmente. La norma incluye un elenco de términos y definiciones que aclaran toda la terminología a emplear así como las especificaciones técnicas de las piezas y materiales empleados en su fabricación, su descripción, designación y clasificación, el marcado y entrega, la evaluación de la conformidad y unos anexos informativos sobre su uso y durabilidad, sobre el agua de amasado de morteros y la fabricación de los BTC, sobre la estabilización y algunos ejemplos de formas de bloques.

PARA SABER MÁS

www.hydraform.com/products/interlocking-soil-blockmaking-machines/
https://en.wikipedia.org/wiki/Compressed_earth_block

BIBLIOGRAFÍA

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- Hydraform training manual 2005

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