Comprensión de la piratería térmica en la Masonería

Cada armadura de fuego cambia de dimensión cuando su temperatura cambia. Las unidades de masonería no son una excepción. El ladrillo suele exhibir un coeficiente de expansión térmica (CTE) entre 4 y 6 × 10−6 en/°F (7–11 × 10 – 6 mm/mm/°C), mientras que las unidades de masonería de hormigón (CMU) se extienden de 5 a 7 × 102% en/otro (9–13 × 10–6 mm/mm/mm/C

Considere la acumulación de estrés físico: cuando una pared se calienta por radiación solar directa, su wythe exterior puede ser significativamente más caliente que el interior, causando que la cara expuesta se expanda más que la copia de seguridad. Diferencias de temperatura de 50 °F a 70 °F (28 °C a 39 °C) entre la superficie exterior y la copia de seguridad interior son comunes en fachadas de cara sur y oeste durante las tardes de verano.

Estas grietas a menudo aparecen como finas fisuras verticales a intervalos regulares a lo largo de largas paredes rectas, en las esquinas de aberturas, o en las articulaciones de la cabeza por encima de las ventanas. Sin un alojamiento de movimiento adecuado, grietas ensancha con el tiempo, permitiendo la penetración de la humedad que reduce la durabilidad, acelera el deterioro de la grieta y compromete el valor de aislamiento.

Los factores de riesgo varían por orientación, clima y elección material. Las paredes orientadas hacia el sur y hacia el oeste en climas soleados absorben la energía más radiante y pueden experimentar temperaturas superficiales 50°F (28°C) o más por encima del ambiente. La mampostería de color oscuro absorbe más radiación solar que las superficies de color claro, aumentando la excursión térmica.

Estrategias clave de prevención

Prevenir las grietas térmicas requiere una estrategia integrada que respete el movimiento inherente de los materiales. Las siguientes cinco categorías: juntas de movimiento, selección de materiales, diseño estructural, control ambiental y calidad de construcción, constituyen un marco completo para la mampostería duradera. Cada categoría refuerza a los demás; descuidar cualquier elemento puede comprometer un diseño de otro modo sólido.

Diseño e instalación de juntas de movimiento

El método más directo para evitar las grietas térmicas es proporcionar las articulaciones de movimiento correctamente diseñadas que permiten que la pared se expanda y contraiga sin restricción. Para la mampostería de ladrillo de arcilla, las articulaciones de expansión vertical son la herramienta principal. Estas articulaciones suaves, llenas de una barra de retrovisor compresible y selladas con un sellador elastómero duradero, se ubican a intervalos regulares y en cualquier punto donde la geometría se bloquearía de otra manera el 25% de movimiento de la anchura de la .

Según la Asociación de la Industria de ladrillos Nota Técnica 18A], las articulaciones de expansión vertical deben ser colocadas en todos los rincones, offsets y intersecciones de pared; en los espaciamientos máximos de centro a centro de 25 pies (7,6 m) y en los retornos donde la longitud de la pared más allá de una esquina supera 15 pies (4,6 m).

"Las articulaciones de expansión vertical deben estar ubicadas en todos los rincones, compensaciones y intersecciones de pared; al máximo espaciamiento de 25 pies (7.6 m) en centros; y a los retornos en la pared donde la longitud de la pared que se extiende más allá de la esquina supera los 15 pies (4.6 m)." — Brick Industry Association, Technical Note 18A [[FLT]]] [[

Las articulaciones de movimiento horizontal son igualmente importantes en la construcción multi-story. Los ángulos de la plataforma que soportan el ladrillo en cada línea de piso deben ser detallados con una articulación suave debajo del ángulo para permitir la expansión vertical de la pieza de ladrillo abajo. La articulación debe ser abierta y llenada con sellador; el ladrillo no debe ser mojado firmemente bajo el ángulo. Una abertura de 1⁄2 pulg a 3⁄4 pulg. (13 mm a 19 mm) es normal, con un compreeto

In concrete masonry walls, the analogous feature is the control joint—a weakened plane designed to attract cracking to a predetermined, caulked location. The National Concrete Masonry Association’s TEK 10-2B recommends maximum control joint spacing of 20 ft (6.1 m) on center, or 1.5 times the wall height (whichever is less). Joints must be placed at openings, changes in wall height or thickness, and intersections. Horizontal joint reinforcement in the mortar bed can be interrupted at the joint to allow movement, and the joint is then sealed with backer rod and high-performance sealant. For long walls where drying shrinkage is expected to exceed 0.03%, consider intermediate control joints every 12 ft to 15 ft (3.7 m to 4.6 m) during the first year after construction, then seal or retrofit after most shrinkage has occurred.

Optimización de la selección de materiales

Elegir materiales con propiedades termales y de movimiento de humedad bien acoplados minimizan las tensiones internas antes de que se desarrollen. Los ladrillos de arcilla con baja expansión de humedad e irreversible moderada causan menos problemas que las unidades altamente expansivas. Especifique los ladrillos probados para estas propiedades por ASTM C67 y C216, y solicite datos del fabricante en el CTE específico para el ladrillo bajo consideración.

El diseño de mezcla de mortero juega un papel. El mortero tipo N, con su buen equilibrio de trabajo, fuerza de unión y flexibilidad, es preferido para la mayoría de los ladrillos expuestos. Los morteros con alto contenido de limón imparten mayor extensibilidad, permitiendo que el montaje se mueva ligeramente sin grietas. Los morteros de alto nivel (Tipo S o M) son más frágiles y amplifican la formación de grietas, con frecuencia conduce a fallas cohesivas dentro del mismo.

Para la masonería de hormigón, seleccione agregados con bajo CTE, como caliza o ciertos agregados ligeros como la manija o arcilla expandida. Esto reduce el movimiento de pared global, especialmente en regiones con oscilaciones de temperatura extrema. La grout y hormigón utilizado en vigas de unión debe coincidir con las propiedades térmicas de la unidad para evitar el movimiento diferencial.

El color es una variable subestimada. El ladrillo rojo oscuro, marrón o negro absorbe mucho más radiación solar que las unidades blancas, lo que conduce a temperaturas superiores y mayor expansión. Las mediciones muestran que una fachada de ladrillo de color oscuro puede alcanzar 160°F (71°C) en una tarde de verano, mientras que una fachada de color claro en el mismo edificio permanece por debajo de 120°F (49°C) una diferencia de 40°F (22°C)

Diseño estructural y prácticas de detallamiento

Más allá de las articulaciones de movimiento, la configuración estructural general puede contener o acomodar el movimiento térmico. Paredes gruesas, altas y no perforadas son más susceptibles a inclinarse bajo temperatura diferencial, que abre grietas horizontales a media altura o líneas de suelo. Asegurar una relación de espesor a altura por código de construcción y Portland Cement Association orienta sobre el cambio de volumen de hormigón.

Reforzamiento restringe el movimiento y aumenta el estrés tensil, por lo que debe ser detallado cuidadosamente. El refuerzo vertical y horizontal controla la anchura de la grieta y mantiene las grietas de la línea de pelo, limitando la anchura de la grieta a menos de 0.01 pulg (0,25 mm) que evitan el ingreso del agua.

En intersecciones críticas (la columna de hormigón de la pared de la mampostería o el rayo de acero), instalar un interruptor de unión: papel de construcción, flash de autoadherencia, o una articulación de aislamiento manufacturada como un caucho preformado o una tira de PVC. Este plano de deslizamiento evita que los materiales disimilares se desprendan y transfieran la restricción.

Las aberturas para ventanas y puertas son sitios comunes de iniciación de grietas porque el panel de pared arriba y debajo de la abertura se mueve diferentemente de los paneles a los lados. Colocar una articulación de movimiento vertical en un lado de cada abertura principal, o enmarcar la abertura con una articulación suave en la cabeza para acomodar el movimiento diferencial entre los paneles.La unión entre una pared parapete y cubierta de techo también exige una articulación horizontal, a menudo combinada con el de grieta superior de grieta de grieta de grieta de grieta de grieta

Gestión de la exposición ambiental

La reducción de temperatura extrema que experimenta una pared es una estrategia proactiva y rentable. Sobresalientes, canopies y proyectos de cornisas toman la fachada y la temperatura de superficie pico inferior en los lados soleados. Un sobrecogedor de tamaño adecuado que extiende 2 pies (0.6 m) puede reducir el aumento de calor solar en una pared de orientación sur ganando un 30% a 50% durante los meses de verano.

Recubrimientos de color claro o pinturas con alta reflectancia solar pueden reducir la temperatura superficial en 20°F (11°C) o más en comparación con la mampostería oscura sin revestimiento. Los recubrimientos elastómeros y transpirables adecuados para la mampostería también proporcionan impermeabilidad, evitando la humedad al entrar en la pared y permitiendo que la humedad residual se escape.

El aislamiento térmico primario de la parte exterior de la copia de seguridad estructural mantiene la masonería más cerca de la temperatura del aire exterior durante todo el día. Los sistemas de aislamiento y acabado exteriores (EIFS) o las tablas de aislamiento rígida detrás del venebre de ladrillo en las paredes de la cavidad, ambos sirven a esta función, manteniendo la masonería a una temperatura más estable y reduciendo el movimiento térmico neto.

Los climas fríos traen problemas de congelación. Cuando se congela el ladrillo saturado, la expansión del hielo escupe la superficie y ensancha las grietas térmicas. Asegurar los buenos detalles del drenaje: agujeros de lloro en la base de cada cavidad, la cavidad que se extiende al menos 2 pulg. (51 mm) más allá de la pared de la pared, silles inclinados con una pendiente mínima 2% de pendiente, y una barrera de agua continua

Calidad de la construcción y mano de obra

La articulación más cuidadosamente diseñada falla si no se construye correctamente. Masones de tren para entender por qué las articulaciones se colocan donde están y para mantenerlas libres de bloqueos de mortero. Insertar una varilla de retrovisor preformada, no absorbente a la profundidad correcta — por lo general un tercio a la mitad del ancho de la articulación—antes de aplicar sellante; si la articulación está parcialmente llena de cañerías de mortero, la capacidad de movimiento se compromete por debajo del 50%.

La masonería fresca es vulnerable a la grieta térmica durante el curado. En clima caliente, seco, el mortero puede perder agua demasiado rápidamente, causando grietas encogedoras que se convierten en loci de grieta térmica. Cubre la pared con arpillera mojada, utilice el malteado de niebla a intervalos de 2 a 4 horas, y evite la luz solar directa durante la parte más caliente del día.

La construcción gradual puede mitigar el movimiento de grietas relacionadas con el movimiento. Para las paredes de ladrillo de arcilla largas, deje la masonería para curar durante varios días (o incluso semanas para elevaciones muy largas) antes de conectar los ángulos finales de atar o estantería. Esto permite que la expansión de humedad inicial y el ciclismo térmico temprano se produzcan antes de que se aplique la máxima moderación.

Los masones deben inspeccionar las articulaciones de control y las articulaciones de expansión al final de cada día de trabajo, eliminando cualquier mortero que se aprieta en la brecha utilizando una herramienta de raking o aire comprimido. Listas de control de calidad que incluyen verificación de ubicaciones conjuntas, anchuras y limpieza ayudan a incrustar las mejores prácticas en la cultura de construcción. Incluye reuniones de equipo antes de la construcción de muros comienza a revisar el plan conjunto de movimiento, especificaciones materiales y secuencia de instalación.

Inspección, mantenimiento y reparación

Incluso con todas las medidas preventivas, la inspección periódica sigue siendo esencial. Los gerentes de las instalaciones y los propietarios deben examinar la masonería expuesta después de un tiempo severo, especialmente después de una caída repentina de temperatura después de un período soleado, y al menos una vez al año, preferiblemente en primavera tardía cuando el daño térmico de las condiciones de invierno se hace visible.

Si las grietas reaparecen poco después de sellar —dentro de uno a dos años— la articulación, o falta de uno, no es movimiento acomodador, y debe consultarse un ingeniero estructural. En algunos casos, la adaptación de las articulaciones adicionales de movimiento por el corte de sierra de diamante puede aliviar el estrés antes de que se produzca un deterioro más grave.

Para las grietas más grandes que se extienden a través del espesor de la pared, utilice un mortero de reparación con propiedades similares de expansión térmica a la mampostería original. Abra la grieta en un V-groove al menos 1⁄4 pulg (6,4 mm) ancho y 1⁄4 pulg. profundo, luego grieta con sellador flexible en lugar de material de remiendo rígido, reparaciones casi siempre grieta en la línea de unión dentro de uno a dos años.

Conclusión

El grieta térmica en las paredes de mampostería no es una consecuencia inevitable del cambio de temperatura; es un signo de que el movimiento fue subestimado o restringido en el diseño o construcción del edificio. Combinando las articulaciones de expansión estratégicamente colocadas y control, materiales bien equipados, detalle estructural pensado, y prácticas de construcción resistentes al clima, profesionales de diseño y constructores pueden mantener intactas las fachadas de mampostería por décadas.