Una nueva técnica prometedora: el hormigón de arcilla o tierra vertida.

En el último número de la revista Ecohabitar, Joan Romero (Okambuva) y yo, Lucile Couvreur (miga, oficina rural de arquitectura y construcción), hemos publicado un artículo titulado “Construir con tierra vertida: ¿ Una nueva alternativa al cemento ?”. Si no lo habéis leído aún, os ofrezco en este post una pequeña introducción a la temática.

Artículo  “Construir con tierra vertida: ¿ Una nueva alternativa al cemento ?” Joan Romero y Lucile Couvreur en Ecohabitar n°63 (Foto: miga).

Dentro de los elementos que componen el hormigón convencional, grava, arena y cemento, este último es el mayor responsable de las emisiones de CO2 vinculadas a la producción del material. El aglomerante representa solo el 12% de peso del material, pero es responsable del 98% de sus emisiones de CO2. Unas emisiones que no son nada despreciables: a nivel global, la producción de cemento es responsable del 5% de las emisiones de CO2[1], un impacto similar al del tráfico aéreo.

Partiendo de estas premisas, es urgente encontrar una alternativa al hormigón de cemento y quizás la solución esté debajo de nuestros pies: el material “tierra” ! Si es cierto que su resistencia no es equivalente a la del hormigón, para muchas aplicaciones puede bastar y por lo tanto representar una alternativa real.

La tierra en realidad es un hormigón natural, salvo que a diferencia del hormigón de cemento, sus granos están cohesionados por un aglomerante natural, las arcillas, con todas las ventajas que esto representa a nivel de reciclabilidad, baja huella medioambiental (no hay cocción), regulación del confort higrotérmico, etc.

La tierra vemos que se compone de granos inertes de diferentes tamaños (grava, arena, limos) unidos por un aglomerante natural: la arcilla. (Foto: Tânia Teixeira)

Desde milenios y en todo el planeta la tierra se ha puesto en obra mediante diversas técnicas como son la tapia y el adobe (muy presentes en la arquitectura popular y monumental de Extremadura, tanto en la provincia de Cáceres como en la de Badajoz)[2], pero también otras numerosas técnicas como son el entramado (denominado  quincha o bahareque en suramérica), el cob (muy presente en Bretaña, Normandía y Gran Bretaña), etc.

Explicar porqué estas formas de construir se encuentran hoy “en peligro de extinción”tiene una complejidad que no abordaremos en este artículo[3] , pero uno de los motivos que podemos destacar es claramente la industrialización progresiva que ha conocido el sector de la edificación desde el siglo pasado, y por lo tanto el abandono de las técnicas artesanales asociadas a un trabajo manual demasiado importante para poder convertirse en un producto viable en el mercado.

En Hornachos (Badajoz). A la izquierda: muro construido con la técnica tradicional de la tapia (tierra apisonada), a la derecha: muro de bloques de hormigón. (Foto: miga).

Por lo tanto surge una pregunta: de la misma forma que se ha sustituido la tapia (tierra apisonada en un encofrado) por el hormigón (mortero de cemento vertido entre encofrados) para ganar tiempo,  ¿ no podríamos poner en obra la tierra de forma “vertida” y así tener las ventajas del hormigón de cemento (rapidez de ejecución) sin sus inconvenientes (alta huella ecológica)? La respuesta es sí, y la técnica se llama “tierra vertida” u “hormigón de arcilla”, una técnica que se encuentra hoy en pleno desarrollo (aquí se puede ver un video de una obra de tierra vertida).

Las primeras experiencias datan de los años 90 en Nevada (EE.UU.), donde se documentan las primeras obras con la técnica que llamaron “cast earth”, un hormigón de arcilla prometedor aunque todavía se requiere un 15% de yeso para poder desencofrarse sin secado previo (una de las principales problemáticas ligadas al hormigón de arcilla).[4]  Al final de los años 2000 en Grenoble (Francia), los arquitectos y constructores de la cooperativa Caracol empiezan a implementar la técnica. Centrados en un primer momento en su uso para la rehabilitación del patrimonio local mayoritariamente construido en tapia, pasan al poco tiempo a usar la técnica para realizar muros y losas en obras de nueva construcción. Usan la tierra local reformulada con áridos y estabilizada con 2 a 4% de cemento Portland y añadida de dispersantes sintéticos.

De 2010 a 2013, Caracol colabora con varios agentes del mundo académico y empresarial (Carrières du Boulonnais, CTMNC, AKterre, ENTPE, INSA Lyon, CRAterre, ENTPE y amàco-Les Grands Ateliers) en un proyecto de investigación cofinanciado por el Ministerio de la Ecología titulado Béton d’Argile Environmental, un proyecto que conozco de primera mano por haber participado en su realización. [5] Este proyecto marca un antes y un después en la comprensión de las problemáticas ligadas a la técnica además de materializarse en la construcción de varios edificios pilotos con elementos portantes y no portantes de tierra vertida.

Tras la finalización del proyecto, se sigue investigando en INSA Lyon llevando a importantes avances en los últimos años, como por ejemplo el descubrimiento de los alginatos gelificantes como alternativa al cemento.[6] Cabe destacar también las importantes contribuciones aportadas últimamente por la ETH de Zúrich con publicaciones sobre las dispersión y estabilización de los hormigones de arcilla.[7]

Todas estas investigaciones no tendrían sentido en ausencia de iniciativas para llevarlas “al terreno”, y por lo tanto es de agradecer ver florecer iniciativas como Materr’up (Francia) o Oxara (Suiza), unas startups que formulan y producen hormigones de arcilla, en particular a base de tierras provenientes de operaciones de excavación.

Muestras de hormigón de arcilla realizadas a partir de tierras locales en Montemor-o.Novo (Portugal). (Foto: miga).

 

En la península ibérica se está empezando recientemente a trabajar en la técnica. Desde hace unos años, la cooperativa Okambuva en colaboración con la Universitat politécnica de Valencia estudia el efecto e interacción del tanino de algarrobo con los distintos tipos de familias de arcillas puras. Por otra parte, desde hace unos meses desde miga estamos trabajando en colaboración con la arquitecta Tânia Teixeira del Laboratório de Terra de Oficinas do Convento (Montemor-o-Novo, Portugal) en la formulación de hormigones de arcilla a partir de tierras locales con vistas a la realización de obras a escala 1:1.

[1] Fuente: “¿Cuánto CO2 se emite cuando empleamos hormigón?”, Blog UPV, 8 de noviembre 2014.

[2] Ver nuestras publicaciones al respecto, en particular:  Alejandro Buzo y Miguel Rocha (2014) , “Extremadura”, en La restauración de la tapia en la península ibérica (Camila Mileto y Fernando Vegas, Ed. Argumentum)  (disponible a la venta aquí)

[3] Ver el trabajo que realizamos a través de Dehesa Tierra Asociación

[4] Michael Frerking, Cast Earth, a Revolutionary Building, Building Standards (2000).

[5]  MOEVUS, Mariette, COUVREUR, Lucile, CLOQUET, Basile, FONTAINE, Laetitia, ANGER, Romain, DOAT, Patrice. Béton d’Argile Environnemental : résultats d’un programme de recherche tourné vers l’application. Villefontaine : CRAterre. 87 p. ISBN 978-2-906901-94-0. (2016) (disponible en libre acceso aquí)

[6] Alban Pinel Towards poured earth construction mimicking cement solidification: demonstration of feasibility via a biosourced polymer, Materials and Structures (2017)

[7] Gnanli Landrou, Coralie Brumaud, Frank Winnefeld, Robert J. Flatt  and Guillaume Habert , Lime as an Anti-Plasticizer for Self-Compacting Clay Concrete. (2016)

Por qué medir la humedad de la paja ?

Existen unos aparatos muy prácticos para medir la humedad de las balas de paja: los humidímetros. Originalmente diseñados para la agricultura, estos medidores también nos pueden ser muy útiles a nosotros, constructores, en diferentes momentos:

  • En el empacado, para asegurarnos de que la humedad de las balas no es demasiado alta
  • Durante el periodo de almacenamiento de la paja, si sospechamos que algunas de nuestras balas se hayan podido mojar (para saber cómo almacenar correctamente las balas de paja haz clic aquí)
  • Una vez las balas colocadas, si accidentalmente la lluvia hubiese mojado un muro desprotegido.

En todos estos momentos, lo que buscamos es comprobar que la humedad de la bala no es demasiado alta para prevenir la aparición de hongos en nuestro material. Si bien es cierto que una persona acostumbrada a manejar la paja puede evaluar este riesgo con un simple análisis sensorial (vista, tacto, olor, etc), en algunos casos no está demás poder medir la humedad con precisión mediante un aparato electrónico.


Humidímetro de la marca Supertech Agroline


Además, conocer este dato  es indispensable si queremos evaluar con precisión la densidad de una bala. En efecto, cuanto más húmeda la bala, más pesa, y esto nos puede “engañar” a la hora de seleccionar el material. Tenemos que pensar que trás el empacado, la bala se va a secar, y por lo tanto, pesará menos en el momento de la puesta en obra. Este tema nos puede preocupar sobre todo en el caso de emplear la técnica de construcción “Nebraska” o “paja portante” en la que la paja tiene un rol estructural (para esta técnica se recomienda usar balas con una densidad de al menos 110kg/m3, en vez de 90kg/m3 para las demás técnicas).

¿Como se mide la humedad?

La humedad de un material se mide en % y es una medida de la proporción en peso del agua contenida en el material. Podemos medir la humedad en base al peso seco o la humedad en base al peso húmedo:

Hp.seco(%)= peso de agua(kg) / peso del material seco (kg)
                   = peso de agua (kg) / (peso del material seco – peso de agua) (kg)

     

Hp.húmedo (%)= peso de agua (kg) / peso del material húmedo (kg)
                        = peso de agua (kg) / (peso del material seco + peso de agua) (kg)

Ejemplo: para una bala de paja de 20 kg que contiene 3 kg de agua:

Hp.seco= 3/17=17,6%

Hp.húmedo= 3/20=15%

La relación entre humedad en base al peso seco y al peso húmedo no es lineal. La siguiente tabla nos da equivalencia entre un valor y el otro:

2019-01-22 17_22_56-relación humedad peso seco y humedo.pdf - Adobe Acrobat Pro Extended

En la práctica, cuando estamos frente a una bala de paja, y teniendo a mano una balanza, solo podemos acceder a un dato: su peso húmedo. Es imposible conocer su peso seco, y por lo tanto, la cantidad de agua que contiene. Entonces, cómo hacer para saber su humedad?

La única forma es teniendo un humidímetro, consistiendo en un aparato con una aguja metálica que se pincha en la bala de paja y que mediante una medida de conductividad (o resistividad), calcula su humedad (cuanto mejor se conduce la corriente eléctrica, más humedad contiene la paja). Es aconsejable repetir la medida en varios puntos de la bala.

¿Cual es el rango de humedad adecuado?

Los procesos de degradación de la paja por hongos son procesos complejos descritos por Jakub Wihan en su interesantes tesis “Humidity in straw bale walls and its effect on the decomposition of straw” (disponible online) en la que se menciona (p.55) que: alrededor de 28% de humedad en base al peso húmedo (39% en base al peso seco) la paja está saturada de agua y los microorganismos  se desarrollan a la superficie de la paja, causando su progresiva descomposición. Por lo tanto, solamente se debería de usar en construcción unas balas con una humedad inferior a 20% en base al peso húmedo (25% en base al peso seco).

Las reglas profesionales francesas de construcción con paja (ver referencia del libro) son más estrictas aún, ya que recomiendan que no se usen balas de paja con una humedad superior a 20% en base al peso seco. Las que tengan una humedad entre 20 y 30% (en base al peso seco) se pueden almacenar y usar a posteriori (se considera que se irán secando), mientras que las de 30% por arriba (en base a peso seco) no se deberían de empacarse ni siquiera ya que están demasiado húmedas para poder secarse una vez prensadas, y corren el riesgo de pudrirse.

¿Cómo elegir un humidímetro?

Existen múltiples modelos de humidímetros disponibles en el mercado, pero no todos son válidos para medir la humedad de la paja. Recomendamos que se consideren los siguientes parámetros:

  • que sea un humidímetro específico para la paja (no para el grano o para la madera)
  • que esté apropiado para balas del rango de densidad con el que trabajamos (80-130 kg/m3 para balas pequeñas)
  • que se especifique en sus características técnicas si la medida se hace en base al peso húmedo o en base al peso seco (da igual cual de los dos, pero lo tenemos que saber, y no siempre es el caso)
  • que tenga una aguja lo suficiente larga para pinchar fácilmente la bala de paja en varios puntos
  • que funcione con batería (conveniente para mediciones en el momento del empacado)
  • que la resolución y precisión de la medida sean las más altas posibles
  • que el rango de medición sea el más amplio posible (de 10 a 80%, por ejemplo, es mejor que de 20% a 50%)
  • al poder ser que indique también la temperatura (la paja en descomposición, a parte de tener una humedad más alta de lo normal, desprende calor)

Algunos modelos recomendados:

(Imagen de cabecera: Supertech Agroline)

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