Teja de asfalto - Asphalt shingle

Una tapa de cumbrera en un techo de tejas de asfalto de 3 lengüetas se compone de "lengüetas" de tejas individuales dobladas sobre la cumbrera y clavadas parcialmente superpuestas entre sí.

Una teja de asfalto es un tipo de teja de pared o techo que usa asfalto para impermeabilizar. Es una de las cubiertas para techos más utilizadas en América del Norte porque tiene un costo inicial relativamente económico y es bastante simple de instalar.

Historia

Las tejas de asfalto son un invento estadounidense de Henry Reynolds de Grand Rapids, Michigan. Se utilizaron por primera vez en 1903, en general en algunas partes de Estados Unidos en 1911 y en 1939 se estaban produciendo 11 millones de cuadrados de tejas. Una campaña de la Junta Nacional de Aseguradores contra Incendios de EE. UU. Para eliminar el uso de tejas de madera en los techos fue un factor que contribuyó al crecimiento de la popularidad de las tejas de asfalto durante la década de 1920. El precursor de estas tejas se desarrolló por primera vez en 1893 y se denominó techado preparado con asfalto, que era similar al techado en rollo de asfalto sin los gránulos de la superficie. En 1897 se agregaron gránulos de pizarra a la superficie para hacer que el material fuera más duradero. Los tipos de gránulos probados incluyen mica, conchas de ostra, pizarra, dolomita, cenizas volantes, sílice y arcilla. En 1901, este material se cortó por primera vez en tiras para su uso como tejas de una sola pestaña y de múltiples pestañas.

Todas las tejas eran orgánicas al principio y el material base, llamado fieltro , era principalmente un trapo de algodón hasta la década de 1920, cuando el trapo de algodón se volvió más caro y se utilizaron materiales alternativos. Otros materiales orgánicos utilizados como fieltro incluían lana, yute o manila y pulpa de madera. En 1926, el Instituto de Investigación y Tejas de Asfalto con la Oficina Nacional de Estándares probó 22 tipos de fieltros experimentales y no encontró diferencias significativas en el rendimiento. En la década de 1950, se comenzaron a utilizar adhesivos autoadhesivos y aplicados manualmente para ayudar a prevenir los daños causados por el viento en los techos de tejas. El estándar de diseño era que las tiras autoadhesivas de adhesivo se adhirieran completamente después de dieciséis horas a 140 ° F (60 ° C). También en la década de 1950 se realizaron pruebas sobre el uso de grapas de 19 mm ( 3 ⁄ 4 pulgadas) en lugar de clavos para techos, lo que demostró que podían funcionar tan bien como los clavos pero con seis grapas en comparación con cuatro clavos. En 1960 se introdujeron las bases de esteras de fibra de vidrio con un éxito limitado; Las tejas de fibra de vidrio, más ligeras y flexibles, demostraron ser más susceptibles a los daños causados por el viento, especialmente a temperaturas bajo cero. Las generaciones posteriores de tejas construidas con fibra de vidrio en lugar de asbesto proporcionaron una durabilidad e ignifugación aceptables. También en la década de 1960 se investigó sobre los daños causados por el granizo que se producía cuando el granizo alcanzaba un tamaño superior a 1,5 pulgadas (38 mm).

La Asociación de Fabricantes de Techos de Asfalto (ARMA) formó el Grupo de Trabajo de Viento Fuerte en 1990 para continuar la investigación para mejorar la resistencia al viento de las tejas. En 1996, se estableció una asociación entre miembros de la industria de seguros de propiedad de EE. UU., El Instituto de Negocios y Seguridad Doméstica y el Laboratorio de Aseguradores (UL) para crear un sistema de clasificación de resistencia al impacto para materiales para techos. El sistema, conocido como UL 2218, estableció un estándar nacional de resistencia al impacto. Posteriormente, las aseguradoras ofrecieron primas con descuento para pólizas en estructuras que usaban tejas que tenían la clasificación de impacto más alta (clase 4). En 1998, el comisionado de seguros de Texas , Elton Bomer, ordenó que Texas ofreciera descuentos en las primas a los titulares de pólizas que instalaron techos de clase 4.

Tipos

Tejas de asfalto en una casa en Avalon, Nueva Jersey

Se utilizan dos tipos de materiales base para fabricar tejas de asfalto, orgánicos y de fibra de vidrio . Ambos se fabrican de manera similar, con una base asfáltica saturada cubierta en uno o ambos lados con asfalto o asfalto modificado, la superficie expuesta impregnada con pizarra, esquisto, cuarzo, ladrillo vitrificado, piedra o gránulos cerámicos, y la parte inferior. -tratado lateralmente con arena, talco o mica para evitar que las tejas se peguen entre sí antes de su uso.

Los gránulos de la superficie superior bloquean la luz ultravioleta, que hace que las tejas se deterioren, proporciona cierta protección física al núcleo de asfalto y proporciona colores: tonos más claros preferidos por su reflectividad térmica en climas soleados, más oscuros en climas más fríos para su absorción. Algunas tejas tienen cobre u otros biocidas agregados a la superficie para ayudar a prevenir el crecimiento de algas. Las tiras autosellantes son estándar en la parte inferior de las tejas para brindar resistencia al levantamiento con vientos fuertes. Este material suele ser piedra caliza o resinas modificadas con cenizas volantes, o betún modificado con polímeros. La Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles ASTM D7158 es el estándar que la mayoría de los códigos de construcción residencial de los Estados Unidos usan como su estándar de resistencia al viento para la mayoría de los revestimientos de techo discontinuos con pendiente pronunciada (incluidas las tejas de asfalto) con las siguientes clasificaciones de clase: Clase D - Aprobado a velocidades de viento básicas hasta e incluyendo 90 mph (140 km / h); Clase G - Aprobado a velocidades de viento básicas de hasta 120 mph (190 km / h) inclusive; y Clase H - Aprobado a velocidades de viento básicas de hasta 240 km / h (150 mph) inclusive. Un aditivo conocido como estireno-butadieno-estireno (SBS), a veces llamado asfalto modificado o engomado , a veces se agrega a la mezcla de asfalto para hacer que las tejas sean más flexibles, resistentes al agrietamiento térmico y más resistentes al daño de los impactos del granizo. Algunos fabricantes utilizan un soporte de tela conocido como un cañamazo en el lado posterior de las tejas para que sean más resistentes a los impactos. La mayoría de las compañías de seguros ofrecen descuentos a los propietarios de viviendas por usar tejas con clasificación de impacto Clase 4.

Orgánico

Las tejas orgánicas están hechas con un tapete base de materiales orgánicos como papel de desecho, celulosa, fibra de madera u otros materiales. Este se satura con asfalto para hacerlo impermeable, luego se aplica una capa superior de asfalto adhesivo, cubierto con gránulos sólidos. Estas tejas contienen alrededor de un 40% más de asfalto por unidad de área que las tejas de fibra de vidrio. Su núcleo orgánico los hace más propensos al daño por fuego, lo que resulta en una clasificación máxima de fuego FM de clase "B" . También son menos frágiles que las tejas de fibra de vidrio en climas fríos.

Las primeras versiones basadas en materiales de madera eran muy duraderas y difíciles de rasgar, una cualidad importante antes de que se añadieran materiales autosellantes a la parte inferior de las tejas para unirlas a la capa inferior. Además, algunas tejas orgánicas producidas antes de principios de la década de 1980 pueden contener asbesto.

Fibra de vidrio

El refuerzo de fibra de vidrio se diseñó como reemplazo del asbesto en las tejas de estera orgánica. Las tejas de fibra de vidrio tienen una capa base de estera de refuerzo de fibra de vidrio hecha de fibras de vidrio húmedas colocadas al azar unidas con resina de urea - formaldehído . Luego, la alfombra se recubre con asfalto que contiene cargas minerales para que sea impermeable. Dichas tejas resisten el fuego mejor que aquellas con tapetes orgánicos / de papel, lo que las hace elegibles para una clasificación de clase "A". La densidad del área típicamente varía de 1.8 a 2.3 libras por pie cuadrado (8.8-11.2 kg / m ² ).

Las tejas de fibra de vidrio comenzaron a reemplazar gradualmente a las tejas de fieltro orgánico, y en 1982 las superó en uso. El daño generalizado de los huracanes en Florida durante la década de 1990 llevó a la industria a adherirse a un valor de rotura de 1700 gramos en las tejas de asfalto terminadas.

Según las Secciones 1507.2.1 y 1507.2.2 del Código Internacional de Construcción de 2003 , las tejas de asfalto solo se deben usar en pendientes de techo de dos unidades verticales en 12 unidades horizontales ( pendiente del 17% ) o más. Las tejas de asfalto se sujetarán a cubiertas sólidamente enfundadas. Las pendientes menos profundas requieren techos enrollados con asfalto u otro tratamiento para techos.

Arquitectónico o de tres pestañas

Las tejas de asfalto vienen en dos opciones de diseño estándar: tejas arquitectónicas (también conocidas como tejas dimensionales) y tejas de tres lengüetas. Las tejas de tres lengüetas son esencialmente tejas simples planas con una forma y tamaño uniformes. Usan menos material y son más delgadas que las tejas arquitectónicas, por lo que son más livianas y de menor costo tanto para el material como para la instalación. Tampoco duran tanto ni ofrecen garantías del fabricante tan largas como las buenas tejas de asfalto arquitectónicas. Las de tres pestañas siguen siendo las que se instalan con mayor frecuencia en viviendas de menor valor, como las que se utilizan como propiedades de alquiler. Sin embargo, están perdiendo popularidad a favor del estilo arquitectónico. Las tejas dimensionales o arquitectónicas son más gruesas y resistentes, varían en forma y tamaño y ofrecen un atractivo más estético; La proyección de líneas de sombra aleatorias más distintas imita mejor la apariencia de los materiales tradicionales para techos, como las tejas de madera. El resultado es un look más natural y tradicional. Si bien son más costosos de instalar, vienen con garantías del fabricante más largas, a veces hasta 50 años, generalmente prorrateadas, ya que prácticamente todos los techos de tejas de asfalto se reemplazan antes de que se alcance ese vencimiento. Si bien las tejas de tres lengüetas generalmente deben reemplazarse después de 15 a 18 años, las Dimensional generalmente duran de 24 a 30 años.

Cualidades

Las tejas de asfalto tienen diferentes cualidades que las ayudan a sobrevivir a los daños y la decoloración del viento, el granizo o el fuego.

La Sociedad Estadounidense de Materiales de Prueba (ASTM) ha desarrollado especificaciones para las tejas de techo: ASTM D 225-86 (Tejas de asfalto (fieltro orgánico) con superficie de gránulos minerales) y ASTM D3462-87 (Tejas de asfalto hechas de fieltro de vidrio y con superficie de gránulos minerales ), ASTM D3161, Método de prueba estándar para la resistencia al viento de las tejas de asfalto (2005),
Hay muchas formas y texturas de tejas de asfalto disponibles: 3 lengüetas, jet, "corte exclusivo", Art-Loc, t-lock, tie lock, etc. Las tejas arquitectónicas (laminadas) son tejas laminadas de múltiples capas que brindan más variedad , efecto visual contorneado a la superficie de un techo y agregan más resistencia al agua. Estas tejas están diseñadas para evitar patrones repetitivos en la apariencia de las tejas. Las líneas de limatesa y cumbrera pueden tener tejas estándar de tres lengüetas cortadas a la medida. Los fabricantes también fabrican tejas especializadas para estas áreas. También se requieren tejas iniciales y, dado que no son visibles después de que se completa la instalación, aquí se usa el uso de tejas adicionales (comúnmente conocidas como 'desperdicio'). Sin embargo, los fabricantes también fabrican una teja de hilera inicial especializada. El uso de tejas de cumbrera / cumbrera especializadas y el uso de tejas de hilera inicial especializadas, resulta en menores gastos de mano de obra a cambio de un aumento en el costo del material. Las tejas laminadas son más pesadas y duraderas que los diseños tradicionales de tejas de tres lengüetas.
Las tejas reflectantes solares ayudan a reducir los costos de aire acondicionado en climas cálidos al ser una mejor superficie reflectante .
Daño por viento : las tejas de asfalto tienen una resistencia variable al daño por viento. Las tejas con la mayor resistencia a la tracción de los sujetadores, la fuerza de unión del adhesivo autoadhesivo, correctamente clavadas resistirán mejor los daños causados por el viento. Se pueden tomar precauciones adicionales en áreas de mucho viento para sujetar un contrapiso duradero y / o sellar las uniones de madera contrachapada en caso de que las tejas se salgan volando. La clase 1 de resistencia al viento de materiales de revestimiento de techo preparados UL 997 es la mejor norma para techos de resistencia al viento y la clase F de ASTM D 3161 es la mejor para la fuerza de unión.
Daños por granizo : las tormentas de granizo pueden dañar las tejas de asfalto. Para resistencia al impacto, UL 2218 Clase 4 es lo mejor. Esto aumenta la capacidad de supervivencia de las tormentas de granizo, pero las tejas se vuelven más susceptibles a los daños por granizo con la edad.
Resistencia al fuego : Los incendios forestales y otros incendios exteriores corren el riesgo de que los techos se incendien. Las tejas de fibra de vidrio tienen una clasificación de propagación de llama mejor, clase A, basada en las pruebas UL 790 y ASTM E 108. Las tejas orgánicas tienen una clasificación de clase C.
Resistencia a las algas No se cree que las algas dañen las tejas de asfalto, pero pueden ser desagradables estéticamente. Se utilizan diferentes métodos de tratamiento para prevenir la decoloración por el crecimiento de algas en el techo. El musgo se alimenta de algas y cualquier otro residuo del techo. Algunos fabricantes ofrecen una garantía de 5 a 10 años contra el crecimiento de algas en sus tejas resistentes a las algas.
Tejas de bloqueo : las tejas de asfalto especiales están diseñadas para bloquearse juntas, lo que se denomina bloqueo de unión o bloqueo en T.
Durabilidad La durabilidad de las tejas se clasifica según la vida útil garantizada, que va desde los 20 años hasta las garantías de por vida disponibles. Sin embargo, una garantía declarada no es garantía de durabilidad. La garantía del fabricante de tejas puede prorratear los costos de reparación, cubrir solo los materiales, tener diferentes períodos de garantía para diferentes tipos de daños y transferirse a otro propietario.

Techo de tejas de asfalto de tres lengüetas en buen estado

El herpes zóster tiende a durar más cuando el clima se mantiene constante, ya sea constantemente cálido o consistentemente fresco. El choque térmico puede dañar las tejas cuando la temperatura ambiente cambia drásticamente en un período de tiempo muy corto. "Los experimentos ... han observado que la principal causa del envejecimiento de las tejas de asfalto es la carga térmica". Con el tiempo, el asfalto se oxida y se vuelve quebradizo. La orientación y ventilación del techo pueden prolongar la vida útil de un techo al reducir las temperaturas. Las tejas no deben aplicarse cuando las temperaturas son inferiores a 10 ° C (50 ° F), ya que cada teja debe sellarse a la capa debajo de ella para formar una estructura monolítica. El asfalto expuesto subyacente debe ablandarse con la luz solar y el calor para formar una unión adecuada.


Izquierda: Ejemplo de desgaste más rápido de las tejas de asfalto a lo largo de los aleros debido al agua canalizada que corre por el techo. Derecha: Contracción severa que resulta en el desgarro de solapas enteras. El agua que corre por el techo puede filtrarse alrededor de los clavos expuestos hacia el espacio interior.

La naturaleza protectora de las tejas de asfalto proviene principalmente de los hidrocarburos de cadena larga que impregnan el papel. Con el tiempo bajo el sol ardiente, los hidrocarburos se ablandan y cuando llueve, los hidrocarburos se eliminan gradualmente de las tejas y caen al suelo. A lo largo de aleros y techos complejos se canaliza más agua, por lo que en estas áreas la pérdida ocurre más rápidamente. Eventualmente, la pérdida de aceites pesados hace que las fibras se encojan, exponiendo las cabezas de los clavos debajo de las solapas de las tejas. La contracción también rompe la capa superficial de arena adherida a la superficie del papel y, finalmente, hace que el papel comience a romperse. Una vez que las cabezas de los clavos están expuestas, el agua que corre por el techo puede filtrarse en el edificio alrededor del vástago del clavo, lo que da como resultado la pudrición de los materiales de construcción del techo y daña los techos y la pintura del interior por la humedad.

Mantenimiento

Los ciclos de condiciones ambientales húmedas y secas, así como los crecimientos orgánicos como las algas y los líquenes foliosos y los escombros leñosos que permanecen en las tejas, causarán un deterioro prematuro a través de procesos químicos y físicos. Si se realiza con regularidad, la eliminación física de escombros y la eliminación física o química del crecimiento orgánico (por ejemplo, utilizando sulfato de cobre, cloruro de zinc u otra solución aplicada con cuidado y enjuagada a fondo) puede prolongar la vida útil de los materiales de asfalto para techos. El crecimiento de algas y musgo se puede prevenir mediante la instalación de tiras de zinc o cobre o alambre en la cumbrera y cada cuatro a seis pies en el techo; el crecimiento de algas negras se puede eliminar con una solución de lejía.

Eliminación y reciclaje

Métodos de eliminación

Según un estudio de 2007 realizado para la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA), cada año se generan aproximadamente 11 millones de toneladas de desechos de tejas de asfalto en los Estados Unidos, y el método de eliminación más común es el vertedero . Sin embargo, las tejas de asfalto de desecho ofrecen el potencial de ser recicladas.

Reciclaje

Las tejas de asfalto recuperado (RAS) se pueden descomponer e incorporar en mezclas de concreto asfáltico , que se utilizan para formar pavimentos y superficies de carreteras. Los RAS son un componente atractivo en las mezclas asfálticas recicladas, principalmente debido a su contenido relativamente alto de cemento asfáltico, que actúa como elemento aglutinante en el hormigón asfáltico.

Hay dos formas de RAS: las tejas posteriores a la fabricación que se recuperan de los desechos de la fábrica y las tejas posteriores al consumo que se recuperan al final de su vida útil (también denominadas "desprendibles"). La mayoría de los residuos de tejas de asfalto son postconsumo. Los RAS posconsumo tienen menos propiedades atractivas para el reciclaje, principalmente porque el componente de cemento asfáltico en las tejas se endurece naturalmente durante su vida útil, lo que resulta en una mayor rigidez, punto de fusión y susceptibilidad al agrietamiento por fatiga. Los RAS posconsumo también requieren un procesamiento adicional, como la eliminación de clavos y otros desechos metálicos mediante el uso de un tamiz magnético.

Las mezclas de asfalto reciclado pueden contener RAS post-fabricación y / o post-consumo, siempre que se tenga acceso y se tenga en cuenta la calidad del aglutinante de cemento asfáltico. Los aglutinantes envejecidos se combinan típicamente con aglutinantes de asfalto virgen suave y / o aditivos rejuvenecedores para producir un aglutinante que sea trabajable y resistente al agrietamiento por fatiga. La práctica estándar para acceder a la calidad del aglomerante en RAS y mezclarlo con aglomerante virgen ha sido establecida por la Asociación Estadounidense de Funcionarios Estatales de Carreteras y Transporte (AASHTO). Cuando el aglutinante RAS se combina con un aglutinante virgen de bajo grado, se ha demostrado que proporciona algunas propiedades beneficiosas, como una mayor resistencia a la formación de surcos.

En 2019, las plantas de asfalto aceptaron aproximadamente 1,1 millones de toneladas de RAS . De las aceptadas, aproximadamente 423 mil toneladas fueron preprocesadas, 334 mil toneladas fueron tejas post-fabricación sin procesar y 277 mil toneladas fueron tejas post-consumo sin procesar.

Preocupaciones por la salud y la seguridad

El uso de RAS en mezclas de asfalto reciclado está totalmente prohibido en 10 estados, y la mayoría de los estados que permiten el uso de RAS lo restringen a ciertos sectores y tipos de pavimento. La razón principal por la que existen restricciones en el uso de RAS es la rara presencia de asbesto en las tejas de asfalto fabricadas antes de principios de la década de 1980. Aunque la vida útil de un techo de tejas de asfalto típico es de aproximadamente 25 años, persisten las preocupaciones debido a la práctica de colocar tejas recién instaladas sobre las viejas.

Además de las tejas, también se ha encontrado amianto presente en papel de fieltro, techos en rollo, pinturas / revestimientos para techos, calafateo y masilla, todos los cuales pueden estar presentes en los desechos de tejas postconsumo aceptados por las plantas de asfalto. Aún así, las pruebas han demostrado que el porcentaje de tejas postconsumo que contienen asbesto es bajo. Una encuesta de 2007 de más de 27,000 muestras analizadas en 9 instalaciones diferentes detectó asbesto en menos del 1.6% de las muestras.

La Asociación Nacional de Pavimentos de Asfalto continúa recomendando que todos los RAS posteriores al consumo sean inspeccionados para detectar asbesto y que todas las operaciones de reciclaje tengan un plan de manejo de asbesto en su lugar.

El asfalto también contiene naturalmente hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH) que pueden filtrarse de las existencias de RAS o emitirse cuando se calientan los RAS. Algunos HAP son cancerígenos y pueden poner en riesgo a los trabajadores. El reciclaje de RAS puede generar emisiones de PAH; sin embargo, no hay evidencia que demuestre que las emisiones de PAH sean menores cuando se usa asfalto virgen en lugar de RAS.

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