Dosificación para elaborar bloques huecos de hormigón que
cumplan con la actual NTE INEN 3066

Dosage to make hollow concrete blocks that comply
with the current NTE INEN 3066

Mercedes Villacís Troncoso

FICA -EPN

Quito, Ecuador

mercedes.villacis@ epn.edu.ec

Germán Luna Hermosa

FICA -EPN

Quito,
Ecuador

[email-masked]

Erick Velastegui Zambrano

FICA -EPN

Quito,
Ecuador

[email-masked]

Wilmer Adrián Santacruz

FICA -EPN

Quito,
Ecuador

[email-masked]

Paúl Zuñiga
Morales

FICA -EPN

Quito,
Ecuador

[email-masked]

James David Nates Pasaje

FICA -EPN

Quito,
Ecuador

james.nates@ epn.edu.ec

Liseth Orbe Pinchao

FICA -EPN

Quito,
Ecuador

liseth.orbep@ epn.edu.ec

Resumen— En Ecuador la industria dedicada a la elaboración de bloques huecos de
hormigón no cuenta con un método de dosificación, cuyos procesos de producción
se realizan empíricamente, utilizando agregados de peso ligero como pómez pura
o pómez con arena (chasqui), y se combina con polvo (arena fina de baja
densidad y de color blanquecino); estos son materiales con propiedades
diferentes a los convencionales que exige la norma para bloques de hormigón NTE
INEN-3066. Lo que explica, en gran parte, por qué los bloques que se elaboran
en el país no alcanzan las resistencias mínimas exigidas por dicha normativa.
La metodología mostrada en el ACI 211.2 de hormigón estructural liviano se
considera la más aplicable para este tipo de material que implica realizar
varias mezclas de prueba las cuales, mediante un análisis estadístico, permiten
generar una relación agua-cemento correcta. Este tipo de dosificación obtiene
una optimización en las proporciones de agregado liviano que mejoran el
comportamiento de los bloques huecos, alcanzando un incremento de un 70% en su
resistencia, en relación con los bloques artesanales. El resultado de la
presente investigación es una tabla de dosificación para las tres clases de
bloques que puedan utilizar los artesanos para garantizar el producto que
fabrican.

Palabras Clave: Dosificación,
agregados livianos, bloque hueco.

Enviado: 27/06/2019                                       Aceptado:
12/05/2020                                     Publicado:
30/06/2020

Sumario: I Introducción, II Metodología, III Resultados y Discusión, IV
Conclusiones.

Como
citar: Villacís, Mercedes., Luna, Germán.,
Velastegui, Erick., Santacruz, Wilmer., Zúñiga, Paúl., Nates, James., Orbe,
Liseth. (2020). Dosificación para elaborar bloques huecos de hormigón que
cumplan con la actual NTE INEN 3066. Revista
Tecnológica - Espol, 32(1). Recuperado a partir de
http://www.rte.espol.edu.ec/index.php/tecnologica/article/view/688

http://www.rte.espol.edu.ec/index.php/tecnologica/article/view/688

https://doi.org/10.37815/rte.v32n1.688

Abstract— In Ecuador, the
industry dedicated to the manufacture of hollow concrete blocks does not have a
dosage method, so production processes are carried out empirically, using
lightweight aggregates such as pure pumice or pumice with sand (chasqui), and combined with powder, which is a fine, low
density, off-white sand; these materials have different properties to those
conventional required by the Ecuadorian standard for concrete blocks, NTE
INEN-3066. This largely explains why the blocks that are made in this country
do not reach the minimum strengths required by these norms. The methodology
shown in ACI 211.2 for lightweight structural concrete is considered the most
applicable for this type of material; it implies carrying out several test
mixtures which, through statistical analysis, allow generating a correct
water-cement ratio. This type of dosage achieves optimization in the
proportions of light aggregate that improves the behavior of the hollow blocks,
performing an increase of 70% in its resistance in relation to artisan blocks.
The result of this investigation is a dosage table for the three types of
blocks, which can be used by artisans to guarantee the quality of the product
they manufacture.

Keywords: Dosage, light aggregates, hollow
block.

I. INTRODUCCIÓN

En abril de 2016 Ecuador vivió un terremoto de 7.8 Mw, según la escala sismológica de Richter, dejando grandes
daños en infraestructura, perjuicios económicos, pero sobre todo la irreparable
pérdida de vidas humanas. Este hecho recordó la importancia de contar con un
alto nivel de calidad no solo de sistemas constructivos, sino también, de los
materiales que se utilizan [1].

En respuesta a este hecho, las exigencias de las
propiedades mecánicas para las unidades de mampostería se pusieron a la altura
del estándar que demanda las normas ASTM en Estados Unidos y que son referencia
para la mayoría de los controles de calidad en la construcción; sin embargo,
tal actualización, en materia de parámetros de calidad, no consideró el proceso
productivo de la industria local [8]. Así, por ejemplo, al no existir un método
de diseño de mezclas para la elaboración de bloques, se usan los criterios del
ACI 211.1 en el que se dosifica utilizando ripio, arena, cemento y agua que
cumplan con determinadas condiciones normativas, pero, estos materiales son diferentes
a los que se emplean en Ecuador para fabricar bloques huecos de hormigón [1],
[3], [4], [5].

La problemática se presenta en el momento en que
las bloqueras que existen en el país fabrican los
mampuestos con cemento portland, agua y utilizan como agregados materiales
livianos no normalizado como la piedra pómez. En este estudio se utilizó la
piedra pómez con dos tamaños, conocidos como Chasqui grueso y Chasqui fino, así
como el polvo que es una arena fina de la zona, los cuales no cumplen con la
normativa exigida por el Instituto Ecuatoriano de Normalización [2].

Esta clase de agregados influye directamente en las
propiedades del mampuesto provocando un alto grado de absorción y capacidad
limitada de soportar cargas, pero, a su vez, generan unidades livianas de alta
resistencia al fuego, buen aislamiento térmico y acústico.

El intentar aprovechar estos beneficios en el
mampuesto resulta limitado, dado el escaso uso de hormigón ligero en el Ecuador
y la falta de información respecto de las características de los materiales de
peso liviano, con una consecuente metodología empírica de dosificación en la
que se varía la proporción de los materiales con base en la experiencia
obtenida durante años, dando como resultado el no poder asegurar la capacidad
mecánica real del mampuesto, y centrar el diseño únicamente en el costo y las
dimensiones solicitadas por el mercado.

Así se explica, en parte, por qué los bloques que
se elaboran en el país no alcanzan las resistencias mínimas establecidas en las
normativas. Por ejemplo, el mínimo valor de resistencia a compresión que deben
cumplir los bloques para ser usados en mampostería estructural es 13.8 MPa
(Tipo A), en mampostería no estructural es 4.0 MPa (Tipo B) y en alivianamientos de losas 1.7 MPa (Tipo C). Según la
información obtenida en un análisis sobre una base de datos de 600 ensayos
realizados en el laboratorio LEMSUR-EPN se demuestra que la resistencia
alcanzada de los bloques artesanales es en promedio de 2.1 MPa, resultando un
producto sobrecalificado para alivianamiento, pero insuficiente para
mamposterías, es decir, presenta un desperdicio de recursos [2].

El presente caso de estudio fue realizado con
materiales y procesos de fabricación de la provincia de Cotopaxi, que
constituye uno de los mercados de bloques huecos de hormigón más grandes del
país, que abastece a todas las provincias.

Por lo antes mencionado, el presente proyecto tiene
como objeto evaluar las propiedades físicas y mecánicas de los materiales
livianos no convencionales, a fin de desarrollar dosificaciones para obtener
mampuestos competentes en los que se aprovechen las ventajas que proporciona el
agregado liviano. Asimismo, el documento presenta observaciones al proceso
actual de fabricación para que se pueda optimizar cada fase con base a las
experiencias de esta investigación.

II. METODOLOGÍA

Según la
normativa vigente, NTE INEN-3066, un bloque se define como una pieza
prefabricada con forma de paralelepípedo, con o sin perforaciones en su
interior, elaborada con hormigón simple, conformado por áridos inertes tanto
gruesos como finos, cemento hidráulico y agua, con o sin aditivos [2].

Al ser
prefabricados su manipulación debe ser fácil, su peso generalmente no sobrepasa
los 15 kg; en tal virtud, ya que el agregado fino es el componente que mayor
volumen ocupa en la mezcla (entre el 40-60%) se opta por la utilización de
agregados de peso liviano; puesto que su densidad definirá el peso del producto
final.

A lo largo
de los años, las dosificaciones empíricas que utiliza la industria informal
para la elaboración de bloques artesanales no toman en cuenta las
características físicas - granulometría, densidades aparentes, peso específico,
absorción, contenido orgánico y módulo de finura - de agregados livianos como
el chasqui y el polvo [6].

A esto se
suma que la formación académica de los profesionales está orientada a lograr
dosificaciones fundamentadas en Metodología ACI 211.1, que como se ha
mencionado sus rangos de aceptación se han establecido para materiales
convencionales, y no considera agregados livianos como lo que se usan en la
producción de bloques artesanales.

En este
sentido, establecer una alternativa de dosificación teniendo en cuenta las
propiedades intrínsecas de los materiales utilizados, más allá de ser un aporte
teórico, es una forma de complementar el conocimiento y brindar un soporte
técnico para quienes se interesen en aplicar esta nueva metodología de
dosificación en el futuro.

Por lo
expuesto, la metodología que se desarrollará a continuación se fundamenta en
obtener unidades de concreto que, con la mínima densidad, logren la mayor
resistencia y a su vez que el contenido de cemento empleado sea el menor, a fin
de reducir costos de producción.

A.    Identificación
de los materiales que se emplean para la elaboración de bloques huecos en
Ecuador.

Durante la fase de estudio de campo y levantamiento de
información se determinó que junto con el agua y el cemento se utilizan tres
agregados livianos para la fabricación de bloques: chasqui grueso, chasqui fino
y polvo.

1) Chasqui grueso: Es una roca de origen
volcánico generalmente de color blanco amarillento. Se origina cuando la lava
se proyecta al aire y ésta sufre una gran descompresión, dejando escapar gases
y generando una textura rugosa con pequeñas celdas interconectadas. Por tal
formación, la roca adquiere alta porosidad y en consecuencia gran capacidad de
absorción.

Este tipo de piedra pómez toma el nombre de “chasqui”
por la zona de la cual se lo obtiene - minas ubicadas en el sector El Chasqui
al lado oeste del volcán Cotopaxi - y por su tamaño se le adiciona el término
“grueso” ya que en estado natural el tamaño de los granos puede variar desde
4.75 mm hasta 25 mm.

2) Chasqui fino: También de origen
volcánico, este tipo de piedra pómez se extrae de la misma zona; pero a
diferencia del material anterior su tamaño no supera los 9.5mm.

3) Polvo: Denominado así por su
color blanco, textura fina y liviano, es el agregado de menor tamaño nominal de
los tres que se utilizan para la fabricación de bloques. Se lo extrae de minas
ubicadas en grandes montañas cercanas a las zonas pobladas entre Latacunga y
Pujilí, razón por la cual las bloqueras artesanales
prefieren asentarse en sitios aledaños a los mencionados.

Tras la experimentación se evidenció que este material
no aporta ninguna propiedad mecánica relevante al bloque, sino que por su
finura otorga un acabado cerrado a la unidad.

4) Cemento: El cemento utilizado para
la fabricación de bloques se prevé que sea de alta resistencia inicial.

5) Agua: El agua debe ser potable.

B.    Descripción
del proceso actual de fabricación de bloque hueco artesanal.

1)
Dosificación: Al evaluar la dosificación
que usa la industria artesanal, cuyas cantidades de agregados se controlan en
unidades de volumen, se determinó lo descrito en la TABLA I.

TABLA I

DOSIFICACIÓN
QUE USA LA INDUSTRIA ARTESANAL

Descripción

Volumen (dm3)

Dosificación aprox.

Chasqui Grueso

93.7

11.2

Chasqui Fino

140.5

16.8

Polvo

187.34

22.4

Agua

54.6

6.5

Cemento

8.4

1.0

En volumen la proporción de los tres agregados (Polvo:
Chasqui Fino: Chasqui Grueso) es 1 : 0.75 : 0.5;
proporción a la que se restringió la dosificación del estudio.

2) Mezcla: Los agregados se combinan
en humedad natural en una mezcladora mecánica, se mezclan inicialmente con una
parte de agua por al menos 5 minutos permitiendo su saturación. Finalmente, se
añade el cemento y el agua de mezclado restante.

La cantidad de agua para la mezcla no está limitada a
la necesaria para la saturación del agregado o para satisfacer una relación a/c
definida, sino a la que permita una buena trabajabilidad de la mezcla, sin que
la pasta se segregue por debajo del molde y que, además, facilite desmoldar el
bloque sin fisurarlo.

Por tanto, esta etapa empírica finaliza cuando la
consistencia de la mezcla es la adecuada para continuar con la siguiente fase
que es el formado en la máquina vibro-compactadora.

3) Moldeo: Obtenida la mezcla, se la
coloca sobre la máquina vibro-compactadora permitiendo el llenado de los
moldes. A continuación, se deja caer el apisonador y se espera alrededor de 10
segundos para desmoldar los bloques. En esta instancia se verifica la presencia
de segregación o fisuración, por exceso o falta de agua, respectivamente.

4) Secado: Una vez desmoldados los
bloques, durante las primeras horas se colocan sobre tableros a cielo abierto
precautelando la acción directa de rayos solares para evitar fisuras por
contracción. Debido a estas condiciones, los fabricantes optan por trabajar
durante la madrugada.

5) Curado: Transcurridas 2-3 horas
de haber desmoldado los bloques se inicia el curado, generalmente con una
manguera que permita humedecer la superficie de los bloques procurando evitar
que la aplicación de la presión de agua los fisure.

C.    Requisitos de la normativa ecuatoriana para bloques huecos de
hormigón

La normativa vigente, NTE INEN-3066 presenta los
requisitos mínimos, tanto físicos como mecánicos, que deben cumplir los bloques
huecos de hormigón, que se muestran de la siguiente manera:

·       Dimensiones en la TABLA II

·       Absorción y densidad en la
TABLA III

·       Resistencia a la
compresión neta en la TABLA IV.

TABLA II

ESPESORES
MÍNIMOS DE PAREDES Y TABIQUES EN BLOQUE TIPO A

Ancho modular (mm)

Paredes (mm)

Tabiques (mm)

Área mínima de tabiques (mm2/m2)

<100

19

19

45140

101-150

25

19

45140

>50

32

19

45140

TABLA III

ABSORCIÓN
EN BLOQUE TIPO A

Tipo

Densidad (kg/m3)

Absorción máxima promedio (kg/m3)

Absorción máxima por unidad (kg/m3)

Liviano

<1680

288

320

Medio

1680-2000

240

272

Normal

>2000

208

240

TABLA IV

RESISTENCIA
A LA COMPRESIÓN NETA (kg/cm2)

Número de bloques

Clase
A

Clase
B

Clase
C

Promedio de 3 unidades

140.76

40.8

17.34

1 unidad

126.48

35.7

14.28

Con base en el cumplimiento de los requisitos antes
detallados, la norma delimita el uso que pueden tener los mampuestos según su
clasificación y se indica en la TABLA V.

TABLA V

CLASIFICACIÓN
POR USO

Clase

Uso

A

Mampostería estructural

B

Mampostería no estructural

C

Alivianamiento en losas

D.
Determinación de las
propiedades físicas y mecánicas del bloque hueco artesanal

Mediante
ensayos de laboratorio llevados a cabo, según los procedimientos que se detallan
en los anexos de la normativa NTE INEN-3066, se evaluaron las propiedades del
bloque artesanal, obteniendo los resultados que se exponen en TABLA VI.

TABLA
VI

PROPIEDADES DEL BLOQUE ARTESANAL

Propiedad

Valor

Clasificación

Resistencia a la compresión

33.44 kg/cm2

Tipo C

Absorción

299.1 kg/m3

>288

Densidad

1376.9 kg/m3

Liviano

El contenido
de cemento para este bloque fue: 59.3 kg/m3 de agregados.

E.
Determinación de la
dosificación para bloques huecos de hormigón que cumplan con la Norma NTE INEN
- 3066 (Fase experimental)

La parte experimental
inició con la caracterización de los tres agregados livianos. [1]

Se ensayaron
agregados de seis fuentes distintas, dentro de la zona de estudio, y se
determinó que sus resultados tienen un rango de variación bajo.

Como punto
de partida para determinar la dosificación, se utilizó la metodología ACI 211.2
(Metodología para determinar dosificaciones para hormigón estructural liviano),
por tanto, se evaluaron las propiedades separando la fracción gruesa de la
fina. [2]

Para
establecer la relación óptima de fracción fina y gruesa, se probaron distintas
proporciones y mediante ensayos de compresión se definió la mejor en términos
de resistencia.

·
Proporciones:
(Chasqui Fino: Chasqui Grueso: Polvo)

·
Proporción #1; 0.75 : 0.50 : 1.00

·
Proporción #2; 0.50 : 0.50 : 1.00

·
Proporción #3; 1.00 : 0.50 : 1.00

·
Proporción #4; 1.00 : 1.00 : 1.00

·
Proporción #5; 0.75 : 0.00 : 1.00

El
contenido de cemento para este bloque fue: 59.3 kg/m3 de agregados.

Los
resultados de los ensayos a compresión para las diferentes proporciones se
muestran en Fig. 1.

Como
se evidencia en la Fig. 1 la
Proporción #3 refleja los mejores resultados en términos de resistencia.
Adicional a esto, la experimentación permitió determinar que: al aumentar el
chasqui fino, y al disminuir el chasqui grueso, la resistencia aumenta; no
obstante, es imposible prescindir del chasqui grueso, puesto que, al eliminarlo
la resistencia baja considerablemente.

Fig. 1 Evaluación de resistencia
en bloques obtenidos a partir de diferentes proporciones de agregados

En
la Fig. 2 se
obtiene la curva ajustada para los distintos contenidos de cemento por metro
cúbico de agregado, en función de la resistencia alcanzada, evidenciándose que
no responde a la tendencia lineal como lo sugiere el ACI 211.2.

Fig. 2 Contenido
de cemento en kg por metro cúbico de agregado, en función de la resistencia
obtenida mediante ensayos de compresión en bloques huecos.

La
forma de la curva polinómica de grado dos se ajusta de buena manera a los
resultados experimentales. En la parte izquierda, se evidencia que un pequeño
aumento de cemento genera un incremento considerable de resistencia, mientras
que la parte derecha se observa que un aumento considerable de cemento es
necesario para tener incrementos en la resistencia del bloque.

Adicional
a la correlación entre la cantidad de cemento por metro cúbico de agregados y
la resistencia obtenida, se encontraron límites de trabajabilidad de la mezcla
en cuanto a la cantidad de cemento. El límite inferior de trabajabilidad se
determinó en 30 kg de cemento por cada metro cúbico de agregados, pues un
contenido menor genera bloques muy frágiles de manipular en las fases
siguientes al moldeo, pese a que en este contenido ya se logra la resistencia
necesaria para clasificar como bloque tipo C, es aún muy frágil.

Por
otra parte, el límite superior se establece en 245 kg de cemento por metro
cúbico de agregado; ya que, un contenido de cemento mayor genera mezclas muy
pegajosas que no permiten el llenado, vibrado y, sobre todo, imposibilitan
desmoldar el bloque sin dañarlo.

A
partir de la curva generada, Fig. 2, se
determinó el contenido de cemento necesario para lograr las resistencias que
permitan calificar a un bloque como A, B y C, lo que se muestra en la TABLA VII.

TABLA VII

ESTIMACIONES DE CANTIDAD DE CEMENTO POR METRO CÚBICO DE AGREGADO PARA
CADA TIPO DE BLOQUE

TIPO
DE BLOQUE

CONTENIDO DE CEMENTO POR METRO CÚBICO
DE AGREGADO

OBSERVACIÓN

C- Alivianamiento

28.55 kg/m3

Resistencia de 17.34 kg/cm2

B-Pared no estructural

42.23 kg/m3

Resistencia de 42.23 kg/cm2

A-Pared estructural

296.68 kg/m3

Contenido de cemento no trabajable

A-Pared estructural

240.88 kg/m3

Solo cumple la Resistencia por bloque, mas no el
promedio de 3 unidades

III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

A.
Análisis de resultados

La TABLA VIII muestra la
dosificación final a utilizarse en cuatro resistencias a compresión diferentes,
para máquina mezcladora con capacidad de medio saco de cemento
(Rendimiento aproximado: 60-70 bloques).

Con las
dosificaciones establecidas, se elaboraron los distintos tipos de bloque y se
evaluaron propiedades como densidad y absorción.

En la Fig. 3 y Fig. 4 se muestra la variación
de la cantidad de cemento y de la absorción, por tipo de bloque respectivamente.

En la Fig. 5 y Fig. 6 se muestra la variación de la
resistencia a la compresión simple y la densidad por tipo de bloque respectivamente.

TABLA VIII

DOSIFICACIÓN FINAL PARA
CUATRO RESISTENCIAS A COMPRESIÓN

En la Fig.
3 y Fig.
4 se evidencia que la absorción es inversamente
proporcional a la cantidad de cemento.

Fig. 3 Variación de la cantidad de cemento por tipo de bloque

Fig. 4 Variación de la absorción por tipo de bloque

Se puede observar en la Fig.
5 y Fig.
6, que la
resistencia está directamente relacionada a la densidad; a menor densidad,
menor resistencia a compresión simple.

Fig.
5 Variación de la resistencia a
compresión simple por tipo de bloque

Fig. 6 Variación de la densidad por tipo de
bloque

B.
Análisis técnico - económico

El análisis económico permitió establecer los
costos de producción actual de una bloquera artesanal y los que se obtendrían
con la aplicación de las dosificaciones aplicando la metodología propuesta.

Una vez determinados los costos a través del
análisis de precios unitarios se evaluó el beneficio en términos de la
resistencia o clasificación obtenida por bloque.

En la TABLA IX se presenta los costos directos obtenidos para
cada tipo de bloque.

TABLA IX

COSTOS DIRECTOS POR TIPO DE
BLOQUE

Tipo de bloque

Costo directo (USD)

Artesanal (Dosificación de fábrica) Tipo C

0.1543

Tipo A con proporción óptima

0.3513

Tipo B con proporción óptima

0.1544

Tipo C con proporción óptima

0.1258

IV. CONCLUSIONES

A.
Respecto a los agregados:

La bibliografía recomienda emplear materiales de
fracción fina con módulos de finura entre 3.5 y 4.2, en el caso de estudio, los
tres materiales que conforman tanto la fracción gruesa como la fina, tienen
módulos de finura cercanos a 6.5 y 2 respectivamente, esto no permite que el
material encaje en su totalidad dentro de los límites granulométricos que
establece la normativa de agregado ligero.

Se logró determinar las propiedades físicas y
mecánicas de los 3 agregados livianos (Chasqui fino, chasqui grueso y polvo),
obteniendo un rango del módulo de finura (TABLA VIII), tanto de la fracción fina como de la fracción gruesa, que es
aplicable a las minas que abastecen a las fábricas de bloques artesanales en Cotopaxi.

Se determinó que el polvo no presenta ninguna
propiedad que aporte al incremento de resistencia, sin embargo, permite que las
muestras adquieran una textura adecuada.

En el agregado de peso ligero las partículas de
menor tamaño tienen densidades mayores a las partículas de mayor tamaño, debido
al incremento en la porosidad de estas últimas.

Las granulometrías de los materiales analizados por
separado no cumplen con los límites establecidos para el agregado ligero, a
menos que se mezclen en alguna proporción conveniente. Sin embargo, la
proporción N°3 presentó el mayor valor de resistencia pese a no encajar
perfectamente en los límites granulométricos de la fracción fina y gruesa.
Adicionalmente, al incrementar o disminuir la proporción se presenta una
disminución de la resistencia o un mal acabado, respectivamente.

El incremento de chasqui grueso disminuye la
resistencia, sin embargo, no se lo puede eliminar totalmente pues la
resistencia baja considerablemente lo que se verifica con la proporción N°5.

B.
Respecto a la metodología:

Se empleó la metodología ACI 211.2 utilizando el
método 2 (mezclas de prueba), que se ajusta a los tres materiales de peso
ligero, obteniéndose una ecuación polinómica de segundo grado (Fig. 2) que relaciona el contenido de cemento en kg/m3 de agregado, en función
de la resistencia. Es decir, en la parte baja para un incremento significativo
de resistencia se necesita un pequeño incremento en el contenido de cemento, en
cambio para obtener altas resistencias se debe incrementar de manera
considerable el contenido de cemento.

No es
recomendable el uso de un contenido de cemento de 30 kg/m3 (mínimo valor de la
curva) para un bloque tipo C, pues este mampuesto es muy frágil.

La cantidad de agua que debe colocarse no está
limitada a la necesaria para lograr saturar el agregado y formar la pasta, sino
a la adecuada para permitir formar el bloque sin segregación durante la
vibro-compactación y sin fisuración por falta de humedad al iniciar el secado.

A pesar de estimar en laboratorio un valor de
absorción para el agregado, no se puede comprobar su absorción real en el corto
tiempo de mezclado, moldeo y luego durante el secado. Esto dificulta la
estimación verdadera de la relación a/c empleada.

C.
Respecto a las características
de los bloques:

Los valores obtenidos de esfuerzo a compresión
empleando la metodología ACI 211.2 con el método 1, llegan al 20 o 30% del
valor esperado. Además, no fue posible colocar la cantidad total calculada de
agua, pues dicha cantidad producía segregación durante la vibro-compactación e
irregularidades al formar el bloque. Este exceso de agua puede deberse a que el
método no estima adecuadamente la absorción del agregado liviano. Con esto se
comprueba que esta metodología no es aplicable cuando se intenta emplear la
fracción gruesa y fina provenientes de materiales de peso ligero.

La condición de humedad de los agregados empleados
para la fabricación de bloques influye directamente en la resistencia a
compresión. La cantidad total de agua en la mezcla, para el caso de agregados
húmedos fue mayor que la cantidad total usada para el caso de agregados secos.
Sin embargo, al usar agregados húmedos, tal como recomienda el ACI 211.2, se
obtuvieron mejores resistencias. De esto se puede inferir que cuando se usaron
agregados secos hubo agua que se absorbió posteriormente al mezclado y no pudo
hidratar al cemento. Dicha absorción fue menor al agregado en condición húmeda.

Se logró obtener las dosificaciones, en peso y
volumen, para elaborar bloques tipo A, B y C. Sin embargo, para el bloque tipo
A se cumple únicamente con el requisito de resistencia mínima por bloque (TABLA IV), mas no el promedio de 3 unidades de acuerdo a
lo que determina la norma. Esto debido a que un contenido de cemento mayor a
245 kg/m3, no permite que la mezcla sea trabajable.

El bloque tipo B, llega satisfactoriamente a la
resistencia establecida por la normativa. Este puede ser usado en paredes
divisorias no soportantes, es decir, como mampostería no estructural.

El bloque tipo C, llega satisfactoriamente a la
resistencia establecida por la norma utilizando el límite inferior del
contenido de cemento determinado en la curva. Su uso está destinado para
alivianamiento de losas.

No se satisface el espesor mínimo de tabiques para
el bloque tipo A, esta es una variable que depende exclusivamente de las
dimensiones del molde que se emplea en las fábricas de bloques artesanales,
cuya modificación estaba fuera del alcance de esta investigación. Sin embargo,
se mantuvo un área normalizada de tabiques mayor al que recomienda la norma.

La resistencia está ligada directamente a la
densidad; como se evidencia en la Fig. 5, donde a menor densidad menor resistencia a
compresión.

La densidad es inversamente proporcional a la
absorción como se evidencia en la Fig. 4, donde a mayor absorción menor densidad.

Los bloques obtenidos, en todos los casos, se clasifican
como livianos al tener una densidad menor a 1680kg/m3 (TABLA III).

Los bloques tipo A presentan un valor promedio de
230 kg/m3 que es inferior al máximo permitido por la norma NTE INEN 3066 que es
de 288 kg/m3.  Para los bloques tipo B y
C no hay restricción de un valor máximo de absorción, sin embargo, se determinó
que tienen un valor promedio de 270 y 350 kg/m3 respectivamente.

D.
Respecto al costo:

Se determinó que el costo directo del bloque
artesanal sin la proporción optimizada es de 0.1543 dólares y su venta se
estima en 0.18 dólares obteniéndose una utilidad del 17%. La resistencia
promedio a la que llega a los 28 días es de 33.4 kg/cm2 clasificándolo como
tipo C, sin embargo, al optimizar la proporción de agregados y utilizando la
misma cantidad de cemento, no hubo variación en el costo, pero se alcanzó un
incremento del 25% en la resistencia.

La fabricación de un mampuesto tipo B con la
proporción de agregados optimizada, reduce en un 9% el costo respecto del
artesanal, debido a que además de hacer eficiente la proporción, se disminuye
el contenido de cemento.

La fabricación de un mampuesto tipo C con la
proporción de agregados optimizada, reduce en un 18% el costo respecto del
artesanal.

Para elaborar un bloque tipo A (resistencia mínima
por bloque) se debe aumentar la resistencia cuatro veces, por lo cual el
incremento en el costo es de 128%, esto considerando que se comparó con el
costo de un bloque artesanal tipo C. Es importante mencionar que el beneficio
de este tipo de bloque radica en que puede ser destinado a una pared
estructural.

El número de bloques que se obtiene con una
determinada cantidad de material varía debido a los desperdicios que se generan
en las máquinas de mezclado y conformado. Aproximadamente, para un volumen de
agregados de 0.42 m3 se obtendrán entre 60 y 70 bloques.

RECONOCIMIENTOS

Este trabajo ha sido financiado parcialmente por el Proyecto de
Investigación PII17-11 y forma parte de la Tesis Determinación de dosificación
para elaborar bloques huecos de hormigón que cumplan con la actual norma INEN
3066.

Los autores
desean expresar su agradecimiento a María Auxiliadora Naranjo, José Gabriel
Merino Cabezas por su participación en el trabajo y al Laboratorio de Ensayo de
Materiales, Mecánica de Suelos y Rocas (LEMSUR).

REFERENCIAS

[1]      NCMA. (Nov.
2012). Concrete Masonry Designs. (M. Arntson-Terrell, Ed.) Pg. 23. Obtenido de
http://www.ncma-br.org/pdfs/masterlibrary/CMD_2012_Nov_Dec.pdf

[2]      Bloques de Hormigón.
Requisitos y Métodos de Ensayo,
NTE INEN 3066, Quito, Ecuador, 2016.

[3]      Áridos. Análisis
granulométrico de los áridos, fino y grueso, NTE INEN 696, Quito, Ecuador, 2011.

[4]      Áridos.
Determinación de la densidad, densidad relativa (gravedad específica) y
absorción del árido grueso, NTE INEN 857, Quito,
Ecuador, 2010.

[5]      Áridos. Determinación
de la masa unitaria (Peso volumétrico) y el porcentaje de vacíos, NTE INEN 858, Quito, Ecuador, 2010.

[6]      Lightweight Aggregates
for Structural Concrete, ASTM-C330, Estados Unidos, 2017.

[7]      Luna, G. V., Estudio
del Hormigón: Guía didáctica para el diseño de mezclas, Quito, Ecuador: Edicumbre, 2014.

[8]      Bonett Díaz, R. L., Vulnerabilidad y
riesgo sísmico de edificios. Aplicación a entornos urbanos en zonas de amenaza
alta y moderada, Barcelona, España: Tesis Doctoral, 2003.

[9]      Áridos.
Determinación de la densidad, densidad relativa (gravedad específica) y
absorción del árido fino, NTE INEN 856, Quito,
Ecuador, 2010.