Dosificación para elaborar bloques huecos de hormigón que
cumplan con la actual NTE INEN 3066
Dosage to make <=
span
class=3DSpellE>hollow concrete blocks that comp=
ly
with the current NTE INEN 3066
|
Mercedes Villacís Troncoso FICA -EP=
N Quito, E=
cuador mercedes.villacis=
@ epn.ed=
u.ec |
Germán Luna Hermosa FICA -EP=
N Quito,
Ecuador german.l=
una@epn.edu.ec |
Erick Velastegui Zambrano FICA -EP=
N Quito,
Ecuador erick-ve=
lastegui@hotmail.com |
Wilmer Adrián Santacruz FICA -EP=
N Quito,
Ecuador santacru=
z.wil.adn@gmail.com |
|
|
|
|
|
=
|
Paúl Zuñiga
Morales FICA -EP=
N Quito,
Ecuador paul.zun=
igam@epn.edu.ec |
James David Nates Pasaje FICA -EP=
N Quito,
Ecuador james.nates@ epn.ed=
u.ec |
Liseth Orbe Pinch=
ao FICA -EP=
N Quito,
Ecuador liseth.orbep@ epn.ed=
u.ec |
Palabras Clave: Dosificació=
n,
agregados livianos, bloque hueco.
Enviado: 27/06/2019 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., O=
rbe,
Liseth. (2020). Dosificación para elaborar bloques huecos de hormigón q=
ue
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<=
o:p> http://www.rte.espol.edu.ec/index.php/tecnologica/article/view/688 https://doi.org/10.37815/rte.v32n1.688
Keywords: Dosage, light aggregates, hol=
low
block.
&nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp;
I. INTRODUCCIÓN
En abril de 2016 Ecuador vivió un terremoto de =
7.8 Mw, según la escala sismológica de Richter, dejando g=
randes
daños en infraestructura, perjuicios económicos, pero sobre todo la irrepar=
able
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 l=
os
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 alt=
ura
del estándar que demanda las normas ASTM en Estados Unidos y que son refere=
ncia
para la mayoría de los controles de calidad en la construcción; sin embargo,
tal actualización, en materia de parámetros de calidad, no consideró el pro=
ceso
productivo de la industria local [8]. Así, por ejemplo, al no existir un mé=
todo
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 l=
os
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 a=
lta
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 Ecu=
ador
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 capacid=
ad
mecánica real del mampuesto, y centrar el diseño únicamente en el costo y l=
as
dimensiones solicitadas por el mercado.
Así se explica, en parte, por qué los bloques q=
ue
se elaboran en el país no alcanzan las resistencias mínimas establecidas en=
las
normativas. Por ejemplo, el mínimo valor de resistencia a compresión que de=
ben
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 t=
iene
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 proporcion=
a 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.
&nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp;
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 sobre=
pasa
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 prod=
ucto
final.
A lo lar=
go
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 específ=
ico,
absorción, contenido orgánico y módulo de finura - de agregados livianos co=
mo
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 ap=
orte
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 levantamient=
o 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 or=
igen
volcánico generalmente de color blanco amarillento. Se origina cuando la la=
va
se proyecta al aire y ésta sufre una gran descompresión, dejando escapar ga=
ses
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 “chasq=
ui”
por la zona de la cual se lo obtiene - minas ubicadas en el sector El Chasq=
ui
al lado oeste del volcán Cotopaxi - y por su tamaño se le adiciona el térmi=
no
“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 po=
r su
color blanco, textura fina y liviano, es el agregado de menor tamaño nomina=
l de
los tres que se utilizan para la fabricación de bloques. Se lo extrae de mi=
nas
ubicadas en grandes montañas cercanas a las zonas pobladas entre Latacunga y
Pujilí, razón por la cual las bloqueras artesan=
ales
prefieren asentarse en sitios aledaños a los mencionados.
Tras la experimentación se evidenció que este mate=
rial
no aporta ninguna propiedad mecánica relevante al bloque, sino que por su
finura otorga un acabado cerrado a la unidad.
4) Cemento:=
El cemento utiliz=
ado 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) &nbs=
p;
=
Dosificación: Al evaluar la dos=
ificación
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 (Po=
lvo:
Chasqui Fino: Chasqui Grueso) es 1 : 0.75 : 0.5;
proporción a la que se restringió la dosificación del estudio.
2) Mezcla:<=
/i> 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 limitad=
a 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 fa=
se
que es el formado en la máquina vibro-compactadora.
3) Moldeo:<= /i> Obtenida la mezcl= a, 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 prese= ncia de segregación o fisuración, por exceso o falta de agua, respectivamente. <= o:p>
4) Secado:<=
/i> Una vez desmoldad=
os los
bloques, durante las primeras horas se colocan sobre tableros a cielo abier=
to
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:<=
/i> 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 evit=
ar
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 blo=
ques
huecos de hormigón, que se muestran de la siguiente manera:
· =
Dimensiones en la =
TABLA II
· =
Absorción y densid=
ad 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 detall=
an
en los anexos de la normativa NTE INEN-3066, se evaluaron las propiedades d=
el
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 conte=
nido
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 I= NEN - 3066 (Fase experimental)
La parte=
experimental
inició con la caracterización de los tres agregados livianos. [1]
Se ensay=
aron
agregados de seis fuentes distintas, dentro de la zona de estudio, y se
determinó que sus resultados tienen un rango de variación bajo.
Como pun=
to
de partida para determinar la dosificación, se utilizó la metodología ACI 2=
11.2
(Metodología para determinar dosificaciones para hormigón estructural livia=
no),
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 distin=
tas
proporciones y mediante ensayos de compresión se definió la mejor en términ=
os
de resistencia.
·&nb=
sp;
Proporciones:
(Chasqui Fino: Chasqui Grueso: Polvo)
·&nb=
sp;
Proporción #1; =
0.75 : 0.50 : 1.00
·&nb=
sp;
Proporción #2; =
0.50 : 0.50 : 1.00
·&nb=
sp;
Proporción #3; =
1.00 : 0.50 : 1.00
·&nb=
sp;
Proporción #4; =
1.00 : 1.00 : 1.00
·&nb=
sp;
Proporción #5; =
0.75 : 0.00 : 1.00
El
contenido de cemento para este bloque fue: 59.3 kg/m3 de agregad=
os.
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 elimin=
arlo
la resistencia baja considerablemente.
Fig. 1 Evaluación de resistenc=
ia
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.
<=
span
lang=3DES-US style=3D'font-size:10.0pt;line-height:102%;mso-fareast-languag=
e:ES-EC'>
Fig. 2 Conten=
ido
de cemento en kg por metro cúbico de agregado, en función de la resistencia
obtenida mediante ensayos de compresión en bloques huecos.
<=
span
lang=3DES-US style=3D'font-size:10.0pt;line-height:102%;mso-fareast-languag=
e:ES-EC'>
=
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 peque=
ño
aumento de cemento genera un incremento considerable de resistencia, mientr=
as
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 mez=
cla
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 resistenc=
ia
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 CÚB=
ICO
DE AGREGADO |
OBSERVACIÓN |
|
C- Alivianamiento |
28.55 kg/m3 |
Resistencia de 17.34 kg/cm2 |
|
B-Pared no estructura=
l |
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 |
=
&nb=
sp; =
&nb=
sp; =
&nb=
sp; =
&nb=
sp; =
&nb=
sp;
III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
A. &n= bsp; Análisis de resultados
La TABLA VIII mues=
tra la
dosificación final a utilizarse en cuatro resistencias a compresión diferen=
tes,
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 l=
a Fig. 3 y Fig. 4 se muestra la var=
iación
de la cantidad de cemento y de la absorción, por tipo de bloque respectivam=
ente.
En l=
a Fig. 5 y Fig. 6 se muestra la variación de la
resistencia a la compresión simple y la densidad por tipo de bloque respectivam=
ente.
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
<= ![if !supportLists]>B. Análisis técnico - económ= ico
=
El análisis económico permitió establecer los
costos de producción actual de una bloquera artesanal y los que se obtendrí=
an
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.&n= bsp; 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 e=
n 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, de=
bido
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=
.
<= ![if !supportLists]>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 fun=
ción
de la resistencia. Es decir, en la parte baja para un incremento significat=
ivo
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 seca=
do.
=
A pesar de estimar en laboratorio un valor de
absorción para el agregado, no se puede comprobar su absorción real en el c=
orto
tiempo de mezclado, moldeo y luego durante el secado. Esto dificulta la
estimación verdadera de la relación a/c empleada.
<= ![if !supportLists]>C. Respecto a las caracterís= ticas 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-compactació=
n e
irregularidades al formar el bloque. Este exceso de agua puede deberse a qu=
e 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 emplea=
dos
para la fabricación de bloques influye directamente en la resistencia a
compresión. La cantidad total de agua en la mezcla, para el caso de agregad=
os
húmedos fue mayor que la cantidad total usada para el caso de agregados sec=
os.
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 usa=
ron
agregados secos hubo agua que se absorbió posteriormente al mezclado y no p=
udo
hidratar al cemento. Dicha absorción fue menor al agregado en condición húm=
eda.
=
Se logró obtener las dosificaciones, en peso y
volumen, para elaborar bloques tipo A, B y C. Sin embargo, para el bloque t=
ipo
A se cumple únicamente con el requisito de resistencia mínima por bloque (<=
/span>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 p=
ara
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 embar=
go,
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 c=
lasifican
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 qu=
e es
de 288 kg/m3. Para los bloques tip=
o B y
C no hay restricción de un valor máximo de absorción, sin embargo, se deter=
minó
que tienen un valor promedio de 270 y 350 kg/m3 respectivamente.
<= ![if !supportLists]>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 disminu=
ye
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 mín=
ima
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 benefic=
io
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 gen=
eran
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 dosificac=
ión
para elaborar bloques huecos de hormigón que cumplan con la actual norma IN=
EN
3066.
Los autor=
es
desean expresar su agradecimiento a María Auxiliadora Naranjo, José Gabriel
Merino Cabezas por su participación en el trabajo y al Laboratorio de Ensay=
o de
Materiales, Mecánica de Suelos y Rocas (LEMSUR).
REFERENCIAS
<=
span
style=3D'font-size:8.0pt;mso-bidi-font-size:10.0pt;mso-fareast-font-family:=
"Times New Roman";
mso-ansi-language:ES-EC;mso-fareast-language:ES-EC'>[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 Hormi=
gón.
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. Determin=
ación
de la masa unitaria (Peso volumétrico) y el porcentaje de vacíos=
, NTE INEN 858, Quito, Ecuador, 2010.
[6] Lightweight Aggregates
for Structural Conc=
rete, 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 amen=
aza
alta y moderada, Barcelona, España: Tesis Doctoral, 2003.
<=
span
style=3D'font-size:8.0pt;mso-bidi-font-size:10.0pt;mso-fareast-font-family:=
"Times New Roman";
mso-ansi-language:ES-EC;mso-fareast-language:ES-EC'>[9] Áridos.
Determinación de la densidad, densidad relativa (gravedad específica) y
absorción del árido fino, NTE INEN 856, =
Quito,
Ecuador, 2010.
Mercedes
Villacis, Germán Luna, Erick Velastegui, Wilmer Santacruz, Paúl Zúñiga,
James Nates, Liseth Orbe. 2
Dosificación para elaborar bloques huecos de
hormigón que cumplan con la actual NTE INEN 3066 2