Patología y rehabilitación de cajones de tapial

El barro y los compuestos arcillosos constituyen, junto a la madera y la piedra, los materiales más antiguos y de uso más amplio en la edificación. El patrimonio edificado sobre la base de la tierra, cocida o sin cocer, incluye una amplia variedad de tipologías constructivas. Pero la riqueza de este patrimonio está amenazada por la inexistencia de una metodología contrastada de restauración y conservación, especialmente en lo relativo a las fábricas de cajones de tapial.

 Carlos Aymat, arquitecto técnico

l principio de esta década, la Unesco reconoció la importancia de la arquitectura del barro, al declarar ‘patrimonio universal’ a las ciudades yemeníes de Shibam y Sanaa, edificadas completamente en barro, y al conjunto de la Alcazaba y los palacios nazaríes de la Alhambra. Culminaba así un proceso iniciado en 1963 con la redacción de la Recomendación 365 del Consejo de Europa sobre la valoración de la arquitectura rural, que influyó directamente en la Carta de Venecia de 1964, que ya incorpora el patrimonio rural, y que desembocará posteriormente en la creación del ICOMOS en 1965.

Sin embargo, la ausencia de una metodología contrastada de restauración y conservación, sobre todo en lo que respecta a las fábricas de cajones de tapial, supone una amenaza para el importante patrimonio edificado sobre la base de la tierra cocida y sin cocer, y que abarca desde las construcciones más elementales en el ámbito rural, a la arquitectura popular, pasando por numerosos edificios singulares como palacios, iglesias y mercados o las más importantes murallas y fortificaciones.

	Sección real de un fábrica de tapiado

Características físico-mecánicas

Entre las características físicas del cajón de tapial cabe destacar una baja dilatación térmica, 0,012 mm/m a ºC, así como su buen comportamiento como aislante acústico, debido a sus grandes espesores, con una reducción de 56 dB en un muro de 40 cm., para una frecuencia de 500 Hz.

Mecánicamente, el tapial tiene una resistencia aproximada de 1,5 Mpa (15 kg/cm2), pudiendo variar entre 10 y 22 kg/cm2, en tanto la resistencia a la tracción es muy baja, entre 2 y 4 kg/cm2.

Cuando el material está endurecido, presenta buen comportamiento frente al desgaste y al punzonamiento. Sin embargo, tiene muy baja resistencia frente a esfuerzos cortantes y, por ello, mal comportamiento ante situaciones de posible cizallamiento, lo que propicia la aparición de fisuras y grietas verticales, especialmente en la proximidad de las esquinas o contrafuertes.

La densidad media de la tapia está en el entorno de 2 T/m3, en función de la mezcla adoptada, variando generalmente entre 1,8 y 2,1 T/m3.

Adquiere cada vez mayor importancia la realización de estudios previos y ensayos para conocer las características y comportamiento de las fábricas, y poder adoptar, con las debidas garantías, los criterios de intervención en cada caso.

Resulta fundamental la determinación de los límites de Attemberg, líquido y plástico, así como el índice de plasticidad, llevando sus valores al Gráfico de Casagrande y verificando que la muestra es aceptable.

Diagrama de Feret. Clasificación de suelos mediante granulometría

Ensayos

Un primer bloque de ensayos son los relacionados con las características del material. Incluyen los análisis químicos de muestras extraídas en obra, siendo especialmente importante conocer los porcentajes de sílice, óxidos de calcio, hierro y magnesio, y la materia orgánica contenida en la muestra. También deberemos conocer la composición granulométrica, en porciones de material retenido en los sucesivos tamices, para conocer el porcentaje de áridos (grava, gravilla y, arena), arcillas y limos, lo que nos permitirá clasificar los suelos, de acuerdo con el diagrama de Feret en función de su granulometría (gráfico 2).

Para prever el comportamiento de las fábricas de tapial es conveniente realizar ensayos de comportamiento frente a la variación de temperatura y humedad, sometiendo a las muestras a ciclos de saturación de agua por inmersión, y secado a 110º C, con una humedad relativa baja y constante, en ciclos de 6, 12 y 24 horas. Estos ensayos permiten conocer la adsorción y la absorción de agua, que avanzarán el comportamiento frente al ascenso capilar y a la acción del agua por salpiqueo o filtración.

Causalidades

En los tapiales consolidados por el transcurso de décadas desde su ejecución, es posible determinar el grado óptimo de humedad mediante la realización del ensayo de Proctor normalizado, lo que teóricamente permitirá verificar posteriormente la compactación de los nuevos cajones que se ejecuten. Sin embargo, la aplicación de esta técnica sólo es posible cuando se efectúe el recrecido de las obras, y no la sustitución o recuperación volumétrica de cajones intermedios.

En la tesis doctoral desarrollada por la arquitecto venezolana Melín Nava Hung se analizan estos comportamientos, en función de los contenidos en arcilla o arena, así como el relativo a las fábricas realizadas o tratadas superficialmente con aditivos hidrorepelentes. Mayor profundidad alcanza la investigación realizada en el Centro Navapalos por la fundación Inter-Acción bajo la coordinación de Erhard Rohmer, cuyos resultados sobre la erosión hídrica sobre muros de tapial construidos con diferentes aditivos aporta importantes conclusiones, destacando que los mejores resultados se obtienen ejecutando tapia real, o calicostrando el cajón, en tanto la adición de pinturas o productos comerciales, consolidantes o hidrofugantes, aumenta el deterioro de la fábrica frente al agua de lluvia. Asímismo abre una vía de investigación sobre la idoneidad de adicionar azufre y parafina a los cajones, lo que requiere mayores estudios para evaluar su comportamiento a medio y largo plazo.

	Ensayo de erosión hídrica sobre muros de tapial con aditivos. Navapalos (Soria)

Los principales agentes que causan las lesiones son el agua (juntas), la temperatura y el viento.

El agua afecta fundamentalmente a la parte inferior de la fábrica, a su coronación, que no suele estar protegida y a las zonas de las juntas. La ascensión del agua por capilaridad es muy baja en la tapia endurecida, no sobrepasando nunca valores aproximados de 40 cm., siendo menor cuanto mayor sea la porosidad de la fábrica. Sin embargo, es más sensible al salpiqueo del agua y a los ciclos hielo-deshielo en zonas de climas fríos y húmedos.

Resistencia

La resistencia de las construcciones de tierra disminuye progresivamente a medida que aumenta la humedad relativa en el interior de sus fábricas. Además se produce simultáneamente la pudrición de los elementos leñosos que apoyan o están embebidos en las fábricas de adobe y tapial, lesionando los forjados y produciendo oquedades y el cedimiento interno en los cajones, que pueden acabar arruinando la construcción.

El arrastre de sales higroscópicas de los morteros del zócalo de apoyo, o existentes en la propia tierra, en la zona inferior de las tapias, puede provocar la aparición de eflorescencias en la superficie, produciendo pérdida del material en el plano exterior o el abolsamiento y posterior caída del revestimiento exterior de protección.

Lesiones por humedad en fábricas de tapial. Mezquita de Córdoba

Las fábricas de tierra resisten muy bien las temperaturas altas o bajas, pero son sensibles a las variaciones bruscas o a gradientes elevados, cuando se produce una elevada temperatura a mediodía y desciende de forma importante por la noche, superando el coeficiente de dilatación del material, entre la superficie exterior expuesta y la temperatura interna del material, casi constante por su gran espesor, pudiendo producir fisuración en el exterior, que no se aprecia en la otra cara de la fábrica si está protegida.

 Debido a la escasa resistencia al cizallamiento, que se comentaba anteriormente, en el caso de que se produzcan esfuerzos diferenciales por cedimiento, asentamiento o deslizamiento, las fábricas de adobe se abren, de forma similar a las de ladrillo, pero con efectos más contundentes, y los cajones de tapial pueden fisurarse fácilmente, especialmente en las zonas de cambio de material, de espesor, o en la proximidad de esquinas y refuerzos. Por ello es usual encontrar fábricas antiguas de tapial en las que la trabazón de las esquinas queda asegurada por tirantes en diagonal de madera, que abarcan el espesor completo de los muros.

Grietas verticales

Estas grietas verticales, con frecuencia presentan espesores considerables, lo que debe estudiarse en función del material, no siendo trasladable a casos similares en fábricas pétreas o cerámicas. En definitiva, estas fisuras son más aparatosas que peligrosas, aún cuando deben realizarse todas las verificaciones precisas.

El sellado de las grietas y fisuras dependerá de su ubicación y de su grosor, siendo habitual que estén estabilizadas, lo que en todo caso habrá de comprobarse, y que rompan el espesor total del adobe o tapial. En general puede utilizarse el mortero de cal y arena(1/3), con adición de un 5 a 8% de yeso, y una pequeña proporción de puzolana o árido procedente de la trituración de tejas o ladrillos de tejar. En la parte externa, si las grietas son importantes, puede emplearse fábrica de ladrillo siempre que el número de hiladas, o la altura de la reparación, no sea elevada, no superando el equivalente a dos hiladas de tapial. Esta solución puede utilizarse también en reparaciones de cajones en esquina, aunque siempre es aconsejable reparar recuperando el cajón tradicional.

Fisuración vertical de las fábricas. Alcazaba de la Alhambra Granada

Reparación

La composición ideal para reparar cajones de tapial es mezclar un 10% de grava o garrofo, un 40% de arena, un 25% de limo y un 20% de arcilla. El 5% restante debe ser de cal, si es de tierra estabilizada o está calicostrado, o de fibra vegetal y teja triturada si es un cajón apisonado y no revestido. El agua de amasado debe ser la suficiente, pero nunca excesiva, con una humedad óptima por debajo del 10%.

La arena debe ser de río, estar muy bien lavada, y la grava o garrofo debe ser de reducido tamaño, no superior a 20 mm., que permita un amasado perfecto por el fuerte golpeo con el almez. Será esta compactación la que proporcionará las características resistentes al tapial.

Ocasionalmente, en algunas zonas se adiciona excremento de caballerías o de vaca, como aglutinante para mejorar la cohesión de las mezclas. Su uso, no obstante, es más frecuente en los revocos y revestimientos. En América, esta función se confía al guano, especialmente en los países del Cono Sur, en los que abundaban las aves guaneras.

Cuando la pérdida de material es relativamente importante, es posible recuperar la volumetría original de los cajones de tapial, cepillando y limpiando previamente el fondo del cajón, y rellenando a una sola cara el volumen desaparecido con una mezcla similar a la existente, algo más porosa por una corrección de arena y gravilla sobre el material precedente. Este relleno se realiza por tongadas similares, dejando la última o las dos de coronación, que no pueden encofrarse, y rellenándolas con una mezcla más plástica, que se compacta horizontalmente mediante repretado con fratás.

Para asegurar la adherencia de este relleno con el cajón original se han utilizado mallas metálicas, con malos resultados, apareciendo generalmente fisuras al cabo de 5 a 10 años. La utilización de mallas de fibra de vidrio o polietileno mejora la adherencia, pero no resuelve definitivamente el problema.

Resulta más aconsejable la solución utilizada en Aragón, colocando al tresbolillo algunos trozos de ladrillos o piezas cerámicas perpendiculares al paramento, aprovechando las juntas de las sucesivas tongadas. Estas piezas penetran en el tapial existente, quedando su cara exterior como mínimo a 4 cm. de la superficie final del paramento. Los ladrillos conforman elementos de enlace entre el nuevo material y el antiguo, y amortiguan los asentamientos diferenciales en el interior del cajón, actuando como verdugadas alternas de ladrillo. Soluciones similares pueden realizarse con elmentos de madera, generalmente pequeños rollizos, que deben ser previamente protegidas frente al ataque de la humedad del cajón de tapial, mediante un tratamiento con creosotas, al tratarse de un elemento que quedará embebido en el cajón. Para mejorar la adherencia a la fábrica antigua y al nuevo material se recomienda entomizar la madera, como en la construcción tradicional de entramados, o envolverla en una venda de propileno o tela metálica galvanizada.

	Recuperación de la volumetría del cajón de tapial (A. Naval)

Cuando debe intervenirse en fábricas de gran espesor, como las murallas y recintos fortificados, con al menos dos hojas de tapial y relleno interior, es conveniente asegurar la estabilidad de las fábricas exteriores, dotando al conjunto de llaves de unión que evite problemas de pandeo o de giro. Esta actuación ha de evitar la introducción de una excesiva rigidez, que implique coeficientes de dilatación muy diferenciados de los del tapial, dado que produciría la fisuración y rotura de los cajones.

Resulta por ello contraindicado el zunchado continuo con elementos metálicos o de hormigón armado, por introducir una rigidez excesiva frente al mayor coeficiente de dilatación de estas fábricas, recurriendo preferentemente al atado mediante llaves o, en casos extremos, ejecutar una protección superior ligeramente armada, evitando elementos de gran brazo mecánico, y utilizando un mortero bastardo o un hormigón de baja dosificación en cemento.

 Cedimiento

En el caso de existir lesiones debidas a cedimiento del terreno o de la cimentación, aplastamiento de materiales o pandeo, con la aparición de grietas verticales en paños de gran altura o esbeltez, que requieran la ejecución de refuerzos estructurales mediante una solución que ate o zunche los paramentos, deberá ejecutarse éste a diferentes alturas, y sin introducir excesiva rigidez en el conjunto.

Una solución adecuada consiste en realizar, en una o varias líneas horizontales de cajones de tapial no consecutivas, una inyección de lechada de mortero bastardo, en la dosificación adecuada a cada tipología constructiva de la fábrica. Como referencia, puede considerarse una dosificación de 1/2/5 (cemento/cal/arena). Esta lechada se introduce a través de una serie de perforaciones en los cajones, con una inclinación de aproximadamente 20º y en una profundidad de 2/3 de la anchura del cajón. Es conveniente verificar el comportamiento de este refuerzo perimetral, tanto por la introducción, aunque minoritaria, del cemento en la lechada, como por el exceso de agua que se introduce en el interior de la tapia, que debiera evaporarse lentamente para no debilitar las juntas internas ni expandir las arcillas que pudieran contenerse en el tapial.

La protección superior de las fábricas, mediante aleros, si tiene cubierta, o  albardillas que deriven el agua hacia la superficie exterior, reviste una importancia capital, para evitar la filtración de agua entre las juntas, que dañará la zona más débil de las fábricas y la parte superior central de los cajones situados bajo las juntas de la línea superior.

Asimismo, se debe controlar el ascenso capilar en la base, especialmente acusado cuando existe diferencia de nivel entre el interior y el exterior de la construcción. Para ello es necesario reponer siempre el zócalo de piedra existente; si la base es de mampostería se debe recuperar el rejuntado con mortero de cal.

La protección exterior de los muros de tapia era mejorada tradicionalmente con revestimientos superficiales a base de calicostrados o la aplicación de una fina capa de mortero de arcilla y paja.

La pérdida parcial o total de protección obliga a la reparación del revestimiento, siguiendo las técnicas tradicionales de reparación de revocos. Deben aplicarse capas sucesivamente más porosas y menos ricas en aglomerante (cal), tendiéndolas con fratás, previo humedecimiento de la fábrica. Debe aplicarse con temperaturas medias (de 10 a 30ºC), dejando las superficies rugosas para asegurar la adherencia de las sucesivas capas, salvo la última, en la que se utiliza arena muy fina (tamiz 0,35 o 0,8).

Rehabilitación del Palacio de Toral de los Guzmanes (León)

Adherencia

Para mejorar la adherencia con el soporte se han utilizado telas de gallinero, o trenzados de hilos metálicos fijados con clavos, no siendo un método aconsejable, como tampoco lo es sustituir las redes galvanizadas por mallas de fibra o de materias plásticas. La solución ideal es picar regularmente el paramento si es posible o aconsejable, en función de la posible importancia de las fábricas. En caso de que esto no sea factible, aplicar una mano de agua de flor de cal sobre el paramento limpio y cuando esté prácticamente seca, aplicar la primera capa del revoco. Este agua de flor de cal es el que cubre las fosas de apagado de la cal, y que es periódicamente decantada de estos silos.

Siendo el agua el principal agente que causa lesiones en el tapial, tradicionalmente se han realizado intentos para su hidrofugación. Además, de las costras de cal y los revocos ya estudiados, actualmente se utilizan algunos tratamientos cuyo resultado real en obra está aún poco analizado, dado el breve tiempo transcurrido desde su aplicación.

 No obstante, y con la debida precaución que debe presidir la intervención en fábricas antiguas de arquitectura de tierra, manteniendo el principio de que el tratamiento pueda ser reversible, eliminándolo si se demuestra incorrecto, sin dañar las fábricas de adobe y tapial, se utilizan con buenos resultados las imprimaciones con siloxanos, como en la hidrofugación de la piedra.

En algunas restauraciones se ha utilizado el acetato de polivinilo, que tiene buenas condiciones de adherencia, pero los resultados han venido a demostrar que dificulta la transpiración de los muros, dañando las superficies tratadas, especialmente si existen sales higroscópicas.

El silicato de etilo, profusamente utilizado durante la década de los años 70 para la consolidación e hidrofugación de monumentos en tierra, ha resultado fatal para esta arquitectura, causando la pérdida de varios centímetros de su espesor, y siendo prácticamente imposible su eliminación dado su poder de penetración. La ciudad chimú de Chan Chan en Perú ha perdido sus bajorrelieves de barro pintado y más de 12 cm. de espesor en muchos de sus lienzos por este tratamiento que intentaba proteger el conjunto monumental de la agresión de las sales marinas.

Acabado

Otra práctica de uso creciente, y de dudoso efecto a medio y largo plazo, consiste en utilizar aceites desencofrantes en las tapialeras para asegurar un mejor acabado superficial al retirarlas, una vez realizado el correspondiente cajón. Esta solución se concreta en muchas ocasiones mediante la utilización de una mezcla de aceite quemado de automóviles o camiones diluido con gasóleo, como se ha efectuado, entre otras, en la restauración del castillo de Alcácer do Sal en Portugal.

Si se desea colorear el revestimiento, sólo cabe aplicar manos de cal muy diluida en el agua de cal que la recubre en los silos de apagado, o pinturas al silicato, siendo en todo caso recomendable adicionar el color en la masa del revoco, mediante pigmentos minerales inorgánicos, resistentes a los álcalis y a los rayos ultravioletas. También resulta adecuada la adición de una parte de cola blanca de carpintero a seis partes de agua y tres de cal apagada, para formar una costra de protección duradera y de fácil reposición.

Algunos autores (Ignacio Gárate, María Jesús Guinea, Fernando Dorrego, etc.) recomiendan el uso de determinados protectores superficiales, como almagre, ceras y resinas naturales, jugo de plátano, látex de cactus, etc.

Si es necesario abrir nuevos huecos en construcciones de tapial, debe tenerse en cuenta el efecto arco que se produce en la transmisión de esfuerzos de verticales de compresión, llamados ‘de descarga’, sobre el dintel, de forma que los descensos de cargas se desvían al resto de la fábrica, salvo la zona incluida en un triángulo isósceles ideal, cuya base coincide con el dintel del hueco y sus otros lados forman un ángulo de 60º con ésta. Nunca deben abrirse en la proximidad de las esquinas, siendo aconsejable que la distancia al borde o esquina sea, como mínimo 1,5 veces superior a la anchura del hueco. Las aperturas no deben ser excesivas; si se abren nuevos huecos deben disponerse elementos de madera en el dintel. En el caso de abrir nuevas puertas o huecos de gran dimensión, se deben ejecutar brencas de mampostería o de ladrillo de tejar en las jambas.

 Algunas restauraciones

En algunas restauraciones recientes realizadas en Europa, principalmente en Francia y España, se está aumentando el tamaño máximo del árido o adicionando cemento portland o blanco a la mezcla constitutiva de los tapiales, en sustitución de la cal, buscando un endurecimiento y fraguado más rápido y, en ocasiones, obtener elementos más resistentes a compresión para la transmisión de los esfuerzos de nuevos forjados de hormigón.

También se ha experimentado con la utilización de medios mecánicos para homogeneizar las mezclas o para la compactación de las tierras en la puesta en obra, mejorando los rendimientos y abaratando el coste de la mano de obra.

Soluciones

En esta línea de investigación y aportación de soluciones se enmarcan los trabajos del equipo dirigido por Pilar de Luxán en Sillasa (Murcia), las diversas intervenciones que se realizan en el patrimonio arquitectónico de Alcalá de Henares, la restauración de Eloy Algorri y Mariano Vázquez en el Palacio de Toral de los Guzmanes (León), o la rehabilitación-reconstrucción del castillo de Bétera, que ha culminado Francisco Jurado, cuyos resultados deberán ser estudiados próximamente. En muchas ocasiones, ante la incertidumbre que podían plantear algunos métodos de consolidación exterior, se ha optado por seguir criterios de intervenciones próximos a las teorías de Restauro Moderno o de algunas Cartas de Restauración, utilizando materiales cerámicos en la recuperación formal de los cajones, con resultados dispares.

La rehabilitación, la restauración y, cuando sea necesario, la reconstrucción de la arquitectura de tierra, especialmente de las fábricas de tapia o tapial, es una técnica asequible, tecnológicamente sencilla, y con posibilidades de mejorar su proceso de ejecucion y mecanización de la puesta en obra. Mejoras que sería necesario complementar con la redacción de un código técnico básico que, recogiendo el actual estado de las investigaciones, y los resultados de las intervenciones realizadas con criterios muy dispares y en áreas geograficas diferenciadas, establezca un marco de recomendaciones suficientemente contrastadas y consensuadas.

Este esfuerzo no debe, en ningún caso, distraer el objetivo prioritario de continuar los estudios históricos y la investigación técnica, que permita la restauración y rehabilitación del patrimonio construido en tierra, de acuerdo con sus técnicas y sistemas constructivos, y mantener las labores para recuperar los oficios tradicionales vinculados a la arquitectura del barro.

Impedir la degradación

La acción de las Administraciones y de los organismos internacionales con responsabilidad sobre la conservación y puesta en valor del patrimonio arquitectónico y cultural, debe encaminarse a impedir la actual degradación de este patrimonio construido, evitando así que la tierra que conforma sus fábricas vuelva a la Tierra de la que partió.