pre fabric a dos de concreto. pedro mattey

5/13/2018 Pre Fabric a Dos de Concreto. Pedro Mattey - slidepdf.com

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UNIVERSIDAD DEL VALLE

PROGRAMA DE MAESTRÍA DE INGENIERÍA DE MATERIALES

ELEMENTOS PREFABRICADOS DE CONCRETO

Pedro Enrique Mattey Centeno.

Santiago de Cali

2011.

http://images.google.com.co/imgres?imgurl=http://www.yo-que.ch/~quitel/imagenes/escudo_univalle_web.gif&imgrefurl=http://www.yo-que.ch/~quitel/patrocinadores.html&usg=__oMupzsl6uoF0kFL6G2vJR9e0BFE=&h=219&w=159&sz=4&hl=es&start=4&sig2=lRHGOIJk4lqSusCtlc-qCA&um=1&itbs=1&tbnid=s8cnhy7Pmm4h4M:&tbnh=107&tbnw=78&prev=/images?q=universidad+del+valle&um=1&hl=es&sa=N&tbs=isch:1&ei=rICdS5iFA8OXtgfCmMmHBg



INTRODUCCIÓN

El hormigón prefabricado es un material casi sin precedentes dentro de laarquitectura e ingeniería. Aunque nación en el siglo XX, también es cierto que estáenraizado en la historia por sus viejos orígenes como material, el concreto en sus

formas más imperfectas. En un principio el concreto utilizado por los romanos fueuna revolución tecnológica a la construcción (1).

Posteriormente el hormigón desapareció de la historia hasta la invensión porJoseph Aspdin, del cemento Portland, 1824 en Inglaterra. Sin investigaciones delmaterial llegaron a fijar definitivamente sus cualidades y bases teóricas para sudifusión. Se puede decir que, con la llegada del Cemento Portland y el HormigónArmado, se abrió una nueva era (1).

Pero hubo que esperar hasta finales del siglo XIX para que se redescubriera eluso del hormigón, que apenas se había empleado desde los romanos, que

aplicado junto a entramados de alambre constituía una materia prima ideal paraprefabricados. Tal es así que en 1889 se prefabricaban las primeras vigas dehormigón armado. Curiosamente, un par de años después en 1891, aparecía enE.E.U.U. la primera patente de edificio prefabricado mediante módulostridimensionales en forma de cajón apilable, ideada por Eduard T.Potter (1).

El hormigón es un viejo material pero sus cualidades y usos actuales lecaracterizan como moderno y versátil. La investigación y el control de calidad delos componentes del hormigón han conducido a una mejor compresión de lasposibilidades únicas del hormigón prefabricado. Las mejoras en las técnicas dedosificación, mezcla, colocación, acabado y curado, han conseguido unas

cualidades fiables del hormigón y han permitido que la resistencia de cálculo sehaya incrementado en las últimas décadas. Otras importantes cualidades talescomo la durabilidad y el aspecto externo se han unido a este desarrollo (1).

Hasta hace relativamente poco tiempo el hormigón, por las cualidades de suproducción, parecía el material idóneo para la industria, que necesitaba produciren serie grandes cantidades para conseguir disminuir los costes, pero seguíasiendo elemento que encarecía la obra y por ello, aunque lograba un desarrolloespectacular, sufría de forma espectacular, la crisis. Además la demanda de unaarquitectura necesitada de variedad en los procesos de fabricación, tambiénrepercutió en el freno de la prefabricación pesada. En este sentido la situación

actual, gracias a la mecanización de proceso industrial, ha cambiado radicalmentey ya es posible encargar grandes piezas prefabricadas de hormigón a la medida(1).



MARCO TEÓRICO

Concreto Prefabricado

Un producto prefabricado de hormigón es una pieza fabricada en una planta de

producción fija, empleando hormigón como material fundamental. Dicho elementoes el resultado de un proceso industrial realizado bajo un sistema de control deproducción definido. Una vez fabricada y todos los controles satisfechos, estapieza se puede almacenar hasta el momento de su entrega en obra donde, juntocon otras piezas, conformarán el proyecto constructivo final (2).

Las soluciones constructivas con productos prefabricados de hormigón se puedenutilizar en cualquier proyecto (edificación, comercial, infraestructura...) y encualquier momento dentro de un proceso de construcción, aunque la mejor formade optimizar resultados y sacarle todo el partido a las ventajas de esta solución es

diseñar directamente pensando en hormigón prefabricado. Algunos de los camposen el cual el concreto prefabricado aporta soluciones son:

- Cerramientos

- Cimentaciones

- Elementos lineales (vigas, columnas, pórticos)

- Elementos para forjados (placas alveolares, prelosas, viguetas y bovedillas,casetones, etc.)

- Mobiliario urbano y Piedra Artificial

- Elementos para obra civil (puentes, dovelas, marcos, muros de contención,traviesas etc.)

- Tuberías y canalizaciones

- Pavimentación

- Edificación Modular

- Otras soluciones específicas (postes eléctricos, depósitos, gradas, escaleras,etc.)

Gracias a las modernas técnicas de producción y al uso de programasinformáticos en el diseño y fabricación, se consiguen unas toleranciasdimensionales muy bajas y las propiedades mecánicas están totalmentegarantizadas. Además, la baja relación agua/cemento utilizada en la fabricación delos hormigones empleados y la optimización de los métodos de compactación y



curado confieren a los elementos Prefabricados de Hormigón unas excelentespropiedades en acabados, resistencia y durabilidad en comparación con otrasformas de construcción tradicional (2).

La colaboración entre el prescriptor y el fabricante permite obtener la mayor

optimización de recursos en todo el proceso constructivo; aspecto que hace de laConstrucción Industrializada el método con mayor proyección de futuro (2).

Ventajas del uso de elementos de Concreto Prefabricado

Las principales ventajas de utilizar elementos prefabricados de concreto seenumerarán a continuación, dejando en claro lo benéfico que es el uso de estasnuevas tecnologías de construcción:

1. Construcción Industrializada: Productos a medida fabricados en plantasindustriales.

2. Mínimo tiempo de ejecución: Montaje en obra que permite reducción detareas auxiliares y mano de obra

3. Seguridad en su construcción y uso: Resistencia garantizada desde la salidade la planta y a lo largo de toda la vida del producto

4. Durabilidad: Control de materias primas y acabados que posibilita la máximadurabilidad de los productos

5. Máxima resistencia: Conservación de todas sus características de resistencia

incluso en situaciones adversas, por ejemplo, en incendios

6. Aislante acústico y térmico: Mejora del aislamiento acústico y optimizaciónenergética mediante la masa térmica

7. Excelente relación coste/beneficio: Reducción de tareas en todo el procesode la construcción que redunda en un mejor balance entre la inversión y susbeneficios

8. Calidad controlada: Calidad del producto avalada por la empresa eindependiente de la ejecución

9. Versatilidad y diseño: Adaptación a cualquier necesidad técnica o de diseño yalta competitividad en productos seriados

10. Sostenible: Óptimo control de impactos ambientales, sociales y económicostanto durante la construcción como durante el uso (3).



Usos del concreto Prefabricado

Viviendas en hormigón prefabricado

La caja que compone una casa puede estar fabricada completamente con

elementos de hormigón prefabricado, con los diferentes bloques se puede armar elespacio, este tipo de viviendas fue muy utilizado en Alemania y otros muchospaíses europeos, ya que es una forma rápida, segura y barata de construir (3).

En la situación actual de la vivienda, tales componentes prefabricadosespecialmente los elementos del sistema de pared (hormigón celular), el techo ylas placas para divisiones en las viviendas y las escaleras se utilizan comúnmente(3).

Comercio e Industria

En la construcción de edificios comerciales, especialmente en edificiosindustriales, bodegas, polígonos, y también los edificios de oficinas, el uso decomponentes prefabricados es muy utilizado (3).

Líneas Ferroviarias y alcantarillado

La utilización de elementos prefabricados para la construcción de canales para loscables, así como a lo largo de las líneas ferroviarias, conducciones dealcantarillado, el uso de los elementos de hormigón prefabricado es el másgeneralizado.

Las tuberías de hormigón de diferentes diámetros son muy utilizadas en todo elmundo para la conducción de agua para de esta manera lograr su canalización (3).

Elementos urbanos

En las vías, senderos, calles y caminos es normal una amplia utilización de loselementos en hormigón prefabricado, desde las farolas, los recipientes de basuraspúblicos, los bancos, los adoquines, los separadores de vías, los bordes, lasplacas de pavimento etc (3).

PuentesEl hormigón prefabricado ofrece múltiples alternativas para la construcción depuentes desde los pequeños puentes para peatones y ciclistas que a menudo seinstalan completamente terminados. Hasta puentes más complejos donde se vaninstalando piezas prefabricadas con las cuales se arma el puente (3).



Túneles

Para los túneles, existen piezas y sistemas de encaje, que unidos forman un anillocompleto utilizado para la construcción de los mismos (3).

Sabiendo en que ámbitos se realizan elementos prefabricados de concreto, esimportante saber cuáles son los elementos más utilizados actualmente y de quémanera favorecen su utilización en las construcciones actuales.

Bloques

Los bloque son elementos modulares premoldeados y diseñados para laalbañilería confinada y armada. En su fabricación a pie de obra solo se requieremateriales básicos usuales, como son la piedra partida, arena, cemento y agua;actualmente en la fábrica de bloques se vienen usando grandes maquinariasvibradoras, sin embargo la disponibilidad de este tipo de equipos en muchas

zonas rurales es prácticamente nula, obligando a recurrir a la vibración manual

(7)

.La mampostería es la unión de bloques o ladrillos de arcilla o de concreto con unmortero para conformar sistemas monolíticos tipo muro, que pueden resistiracciones producidas por las cargas de gravedad o las acciones de sismo o viento.Modernamente, se aprovechan los ladrillos de arcilla y los bloques de concreto degran resistencia, unidos mediante morteros de cemento. El muro así ensambladose considera un elemento monolítico, siempre y cuando las uniones de las juntaspuedan garantizar la transmisión de esfuerzos entre las piezas individuales, sinfallas o deformaciones considerables (4).

Existen diferentes tipos de bloques de mampostería entre los que se encuentran

los bloques aligerados o alivianados, que se caracteriza por poseer unagranulometría fina, que disminuye su densidad con respecto al bloque fabricadocon los elementos habituales, y los materiales que se usan para su fabricación soncemento blanco, cementina (derivado del carbonato de calcio), diatomita degranulometría fina (roca silícica) y agua (5).

La producción de bloques de mampostería va desde la fabricación manual hasta lafabricación totalmente automatizada. El espacio para la fabricación de bloquesdebe garantizar la obtención de buenos productos, así pues, debe ser un lugarcubierto para proteger del sol, lluvia, del viento las diferentes áreas, como lo son:la de elaboración del producto, la de curado, inclusive el área de almacenamiento(6).

El proceso básicamente consiste:- Almacenamiento de los materiales o materia prima.- Dosificación de las materias primas.- Elaboración de la mezcla.- Fabricación y moldeo de los bloques.- Retiro de los bloques del molde.



- Periodo de fraguado (a temperatura ambiente).- Periodo de curado (ambiental).- Almacenamiento del producto terminado.

Tejas

Las tejas son elementos de cobertura, que se presentan con distintos perfiles yencajan con solapes longitudinales y transversales, a través de unos canales deensamble. Sus formas geométricas, a modo de onda, facilitan la evacuación delagua, de hecho, este es un criterio muy importante a tener en cuenta,independientemente del material del cual estén construidas, su diseño debepermitir una óptima circulación del agua, evitando estancamientos y por tantoefectos secundarios; además, las tejas son muy características por poseer unaamplia línea de permeabilidad, lo que resulta muy importante a la hora de impedirel flujo tanto de agua como de aire en el interior de una estructura (8).

Los materiales para hacer las tejas han ido evolucionando con el tiempo (arcilla,concreto, plástico, etc.); sin embargo, el diseño básico ha permanecido casiinalterable. Comúnmente, las tejas de materiales cerámicos son utilizadas enlugares donde ocurren bruscos cambios de clima.

Las tejas normalmente tienen diferentes clasificaciones dependiendo de lacaracterística que en la ocasión se les éste evaluando, pero en este caso solo seevaluará su clasificación según su forma geométrica.

Planas: como su nombre lo indica, tienen forma plana aunque en algunasocasiones presentan alguna ligera curvatura. Son utilizadas en tejados con

pendientes pronunciadas. La teja plana se aconseja para pendientessuperiores al 25% o 14º.

Curvas: Tienen forma aproximada a la de un cilindro hueco y cortado(canalón). Generalmente se colocan sin fijación, por lo cual son usadas entechos con pendientes suaves. La utilización de teja curva requiere unapendiente mínima del 26% o 15º.

Mixtas: tienen un perfil curvo-plano; su sistema facilita la evacuación delagua sin tener que recurrir a un canal. Se aconseja su colocación parapendientes superiores al 25% o 14º (8).



Paneles de concreto

Un panel de concreto es una hoja en forma de hormigón moldeado, generalmentede 2 pies a 12 pies (de 0,61 m a 3,66 m) de ancho y 8 pies a 12 pies (2,44 m a3,66 m) de altura. Estas medidas son las usadas para paredes comunes y lasdimensiones del techo en el diseño del edificio. Fundación y paneles laterales soncomúnmente sentado en 4 a 6 pulgadas (10,16 cm a 15,24 cm) de piedra trituraday compactada para permitir una distribución de carga adecuada de todos loscomponentes.

El panel es esencialmente una mezcla de cemento Portland y un agregado, quepuede ser una combinación de grava y cenizas volantes o simplemente arena. Lospaneles que presentan los mejores rendimientos, son aquellos que poseencantidades importantes de agregados finos, ya que le otorgan a la estructura másresistente a la intemperie y un mejor aislamiento.

La principal ventaja de erigir una estructura mediante paneles prefabricados de

concreto es que ellos han sido sometidos a un mayor control de curado o secado,proceso que les otorga alta resistencia mecánica y menos porosidad, además deque el montaje de paneles de concreto para levantar paredes o techos es muchomás rápido que hacerlo bloque a bloque.

A menudo, los paneles de hormigón que se van a utilizar para paredes y techosestructurales son fabricados con una capa de espuma aislante, esta espuma deacompañamiento no sólo ofrece mejores propiedades de aislamiento si no tambiénpermite disminuir los pesos por paneles, permitiendo estructuras más livianas quelas que se hacían con solo bloque como elemento estructural

Pilotes

El pilote prefabricado de hormigón es una estructura geotécnica principalmentediseñada para la transmisión de cargas de cimentación hacia estratos resistentesprofundos. Su instalación se hace por hinca en el terreno, mediante impactos deenergía controlada. Es, por tanto, un pilote de desplazamiento, que aprovecha lacompresión que su intrusión provoca en el terreno para ganar una adherenciaadicional, así como una mayor garantía en la resistencia por punta. Su longitud noestá limitada, gracias a la posibilidad de empalme mediante juntas metálicas (9).Ver figura 1.



Figura 1. Muestra de un pilote (9).

Este tipo de pilotaje se ha desarrollado en los últimos tiempos con la aplicación dela ecuación de onda con software específico de pilotes, acelerómetros yextensómetros, para el control de tensiones en el pilote y estimación de lacapacidad portante.

Adoquín

ESTADO DEL ARTE

Tomando en cuenta que todos los elementos estructurales que se evaluarán sonfabricados en concreto, entre otros materiales, diferentes investigadores demanera general han estudiado los diferentes beneficios que algunos elementos leotorgan a las mezclas de concreto que se usan para cada uno de los casos.

En el año 2005 Davraz (8), usó rocas de sílice amorfa extraídas de depósitosnaturales de Turquía para observar de qué manera beneficiaba a la mezcla deconcreto. En la tabla 1 se encuentra la composición química de las diferentes



rocas de sílice amorfa encontradas de Turquía y las diferencias entre ellasdependiendo del yacimiento donde fueron encontradas

Tabla 1. Análisis químico de la sílice amorfa de Turquía (8)

Podemos observar que la mayoría de su composición química es óxido de sílicecon porcentajes de óxido de aluminio. Por otra parte Davraz quiso observar de quémanera existían mejores beneficios para la mezcla de concreto, si adicionando ala mezcla esta sílice amorfa o sustituyendo las cantidades de cemento concantidades iguales de sílice.

Antes de realizar estos estudios se le hizo un análisis de SEM a las muestras quese puede observar en la figura

a) b)

Figura 1. SEM de la microestructura de sílice amorfa a) locación 1 y b) locación 2(8)



Las relaciones de agua cemento para ambas mezclas de sílice amorfa de lasdiferentes locaciones eran de 0,50 y 0,70 respectivamente, se usó 1,25% delporcentaje en peso del cemento en superplastificante y se realizaron las diferentesmezclas

En el caso en que las sílices fueron adicionadas a la mezcla, se pueden observaren la figura 2 de qué manera se vieron beneficiadas las resistencias a lacompresión

Figura 2. Resistencia a la compresión de probetas con sílice amorfa como adición(8)

Las mejores propiedades se pudieron observar para un 10% de sílice amorfacomo adición, cabe destacar que a edades avanzadas de curados, todas las

probetas realizadas mostraron mejores resistencia a la compresión que la muestrapatrón, esto se debe a que se reducen los espacios cerrados de la mezcla y conesto las resistencias aumentan. Para porcentajes superiores de sílice amorfa, lasresistencias se ven comprometidas, por el hecho de que este material es bastanteporoso, y al estar presente en el concreto, los requerimientos de agua demezclado aumentan, comprometiendo de esta manera la resistencia mecánica (8).

Siguiendo con el estudio analizó las mismas mezclas pero sustituyendo en peso elcemento por la presencia de sílice amorfa, y obtuvo los resultados que semuestran en la figura 3



Figura 3. Resistencia a la compresión de probetas con sílice amorfa comosustitución del cemento (8)

En este caso observamos que de igual manera se obtienen valores de resistenciaa la compresión superiores a los de la muestra patrón y se debe a que la sílice

amorfa posee propiedades puzolánicas que le permiten formar productos dehidratación en los poros existentes, dándole a la probeta mayores resistenciasmecánicas. Cuando se forman estos productos de hidratación es que lasresistencias se ven favorecidas, por lo que en las gráficas se puede observar quea tempranas edades de curado la reacción puzolánica es lenta y va aumentando amedida que aumenta el tiempo de curado (8).

Investigadores como Chindaprasirt (9) investigaron también las propiedades que leotorgaban la ceniza de cascarilla de arroz, y las cenizas volantes obtenidas de una

planta de poder en Tailandia. En la tabla 2 se observan las composicionesquímicas de las diferentes especies estudiadas y en la figura 4 se reflejan losestudios de SEM realizados a las muestras

Tabla 2. Análisis químico de la ceniza de cascarilla de arroz, cemento portland ylas cenizas volantes obtenidas en Tailandia (9)



A) B) C)

D)

Figura 4. Fotomicrografías de las diferentes especies estudiadas a) ceniza decascarilla de arroz sin moles b) ceniza de cascarilla de arroz molida c) Cenizavolante d) Ceniza volante fina (9)

En este caso el cemento fue sustituido en porcentajes ente el 0 y el 40% en peso yse usó superplastificante, con la finalidad de mantener la fluidez de la mezclaalrededor de los 110. Las diferentes proporciones usadas en este caso, se puedenobservar en la tabla 3.

Tabla 3. Proporciones de las mezclas de los morteros utilizados (9)



Una vez realizadas las mezclas se procedió a realizarse ensayos de compresión,porcentajes de porosidad y corrosión por el método ACTIV. En la tabla 4 se

pueden observar los valores obtenidos en los ensayos a compresiónTabla 4. Ensayos de compresión de las diferentes mezclas (9)

Para las mezclas que poseen 10% y 20% de ceniza de cascarilla de arroz einclusive para las que presentan la presencia de ambas, las resistencia a lacompresión son superiores a las patrones, esto se debe a que al existir estaspartículas finamente divididas, existen una mayor cantidad de sitios para lanucleación de los diferentes productos de hidratación que se formen. Por otraparte se ocupan de manera efectiva los pequeños poros abiertos para de estamanera mejorar las propiedades mecánicas (9).

Es importante señalar como para elevados porcentajes de sustitución de cenizapor cemento, las resistencias mecánicas a tempranas edades de curado son másbajas que las mostradas por la muestra patrón, pero con el tiempo se van



equiparando con las mostradas por las demás muestras, dejando esto enevidencia lo lenta que se da la reacción puzolánica en la muestra (9).

A continuación se presenta la tabla 5 que muestra la manera en que la porosidadvaría dependiendo de las cantidades en que estén presentes estos materiales

puzolánicos.

Tabla 5. Ensayos de porosidad de las diferentes mezclas (9)

La porosidad de las mezclas con 10 y 20% de RHA y FA e inclusive las que tienenmezclas de ambas, presentan porosidades menores que la patrón. Esto se debe aque al agregar partículas finas en la mezcla, segmentamos los poros existentes yaumentamos los sitios de nucleación para los productos de hidratación. Para lasque poseen 40% las porosidades son mayores, por el hecho de que la cantidad decemento es menor y por eso la cantidad de productos de hidratación que taparálos poros decrece. A pesar de esto existe un refinamiento de los poros importante(9).

Por último se presenta la tabla 6 que muestra la resistencia a la corrosión quetienen las diferentes probetas, cuando en su interior se les incluye una varametálica por la cual pasa una corriente dada

Tabla 6. Ensayos de resistencia a la corrosión de las diferentes mezclas (9)



La presencia de puzolanas en la mezcla disminuye los tiempos de la primera

grieta por corrosión y esto se debe a que al mejorar la porosidad de la mezcla, lahace menos permeable y de esta manera es menor la corrosión de la barra deacero que se coloca en el centro de la pasta (9).

Existe una gama de diferentes materiales que al ser adicionados al concretootorgan excelentes propiedades al elemento estructural. Los investigadores de laCONICET, entre otros en el año 2010 observan las ventajas de usar la ceniza decascarilla de arroz después de ser molida, y los resultados los comparandirectamente con ceniza que es utilizada en la mezcla del concreto sin ningún tipode tratamiento. La figura 1 muestra de qué manera se observa las diferentescenizas que fueron usadas.

Figura 5. Fotografía de la ceniza sin ser procesada o molida (GRHA) y la originalde la planta de arroz (NRHA) (10).

Por otra parte en la tabla 1 se puede observar la composición química de losdiferentes elementos usados en las experiencias de laboratorio, que permitieronpredecir el comportamiento del concreto mezclado



Tabla 7. Composición física y química de la ceniza de cascarilla de arroz y elcemento utilizado (10).

Al tener estos valores realizaron un diseño de mezcla en donde variaron larelación agua cemento entre 0.45, 0.55 y 0.65 y sustituyeron al cemento enproporciones entre el 15 y el 25%. Añadiendo también superplastificantedependiendo de la mezcla realizada (10).

Como era de esperarse la resistencia a la compresión era mayor para las mezclascon la ceniza finamente molida, ya que eso facilita de manara importante a lareacción puzolánica; pero en la figura 2 podemos observar que la relación aguacemento tiene un papel importante mecánico; ya que mientras más alta es larelación agua cemento, las resistencias presentadas son menores cuando se

trabaja con este tipo de mezclas

(10)

.



Figura 6. Resistencia a la compresión de concretos con diferentes proporcionesceniza en la mezcla (C=relación agua cemento, G15=ceniza molida agregada enun 15%,N15=ceniza sin moler agregada en un 15%) (10).

También se analizó la termofluencia que presentaban los diferentes concretos y seobtuvo que los que poseían la ceniza sin moler tenían tendencias a formar creepmás fácilmente y esto se debía a la porosidad que había en la mezcla en estoscasos (10).

Las propiedades mecánicas del concreto no solo dependen de la granulometría dela ceniza que este contiene, sino también de la fuente de donde fue obtenida; parademostrar esto Gemma Rodríguez comparó las resistencias mecánicas deconcretos con cenizas obtenidas en una empresa de los estados unidos donde laquema se realizaba a temperaturas controladas, con concretos con cenizasquemadas a temperaturas no controladas en el proceso Parboiled en Uruguay;Algunos de los hallazgos importantes del estudio es que la ceniza quemada atemperaturas controladas arrojó datos de sílice amorfa de 98,5% mientras que lasquemadas sin control poseían solo un 39,55%; con solo saber este dato se predijoque la resistencia mecánica de las mismas se vería afectada por el hecho que lareacción puzolánica se ve beneficiada con porcentajes altos de amorficidad en lamicroestructura de la sílice (11).



Como ya la resistencia mecánica ha sido bastante estudiada, investigadoresanalizaron la permeabilidad al aire de los concretos, en donde se obtuvo que lapermeabilidad era mayor para los que tenían ceniza sin control de quema y estose debía a que los productos de hidratación que se dan en la actividad puzolánica,no estaban presentes y dejan una porosidad importante en el concreto. La mezcla

con ceniza quemada con control presentó datos por debajo de la muestra patrón,mostrando su acción benéfica en las mezclas cementicias (11).

Por otra parte se observó que con la presencia de ceniza en la mezcla, lapenetración del ion cloruro era menor. Independientemente de las proporciones demezcla utilizadas existía una pérdida de masa en las probetas expuestas al HClque aumentaban con el tiempo de inmersión, pero estas pérdidas son menorescon la presencia de ceniza de cascarilla de arroz ya que por la actividadpuzolánica, el hidróxido de calcio formado pasa a ser C-S-H (11). Esto coincide conZerbino en cuanto al incremento en la resistencia a la corrosión por la presenciade la ceniza de cascarilla de arroz en la mezcla.

Para terminar se estudiaron los efectos de la presencia de ceniza de cascarilla dearroz en el concreto, en cuanto a los % de absorción de agua y la velocidad conque la absorbían; lo que se pudo observar fue que los porcentajes de absorción deagua disminuyen mientras pasan los días de curado, y esto se debe a que en lasetapas iniciales, es que comienzan a formarse los productos de hidrataciónproducto de su puzolanicidad; además mientras mayor cantidad de ceniza decascarilla de arroz se tenga mayores van a ser los valores de absorción de aguaya que la partícula es higroscópica (12).

Para finalizar llegó a la conclusión que mientras mayor sea el tamaño de la

partícula de ceniza, mayor cantidad de agua absorberá y con mucha másvelocidad; por esta razón las partículas más finas presentaron porcentajes másbajos que las que se usaron sin molienda (12).

Al observar cada una de estas investigaciones se pudiese inferir que cadaelemento estructural que se trata en este trabajo, como lo son los bloques, lastejas y los paneles; pueden ser fabricados usando estas alternativas de agregadoscon el fin de aminorar costos y mostrar excelentes resistencias a la hora de estaroperando en viviendas o en cualquier infraestructura.

En cuanto a la fabricación de bloques, Mario Soutsos ofrece una nueva alternativapara así abaratar aún más los costos de los mismos. Este investigador proponesustituir en ciertos porcentajes las cantidades de agregados gruesos y finos, condesechos de concreto, provenientes de una construcción que fue demolida en elreino unido (13).

Se utilizan diferentes proporciones de agregados para de esta manera poderobservar las resistencias mecánicas de los bloques y poder optimizar una mezclapara el concreto que conformaba los bloques construidos. En la figura 7 se pueden



observar los resultados obtenidos para las diferentes proporciones de sustituciónde agregados por escombros.

Figura 7. 100C+F es un 100% de reemplazo del agregado grueso y fino porconcreto reciclado; (a) reemplazos del agregado grueso en diferentesproporciones y (b) reemplazos del agregado fino en diferentes proporciones (13).

En la figura 7.a se observa que las resistencias son bastante buenas para algunade las probetas realizadas, para un 100% de reemplazo las resistenciasmecánicas se ven claramente afectadas y además las cantidades de cementonecesarias para obtener resistencias aceptables aumenta de 100 Kg/m3 decemento a 130 Kg/m3. Los costos extras por las adiciones de más cemento no

tendrían sentido y por tal razón una sustitución total de los agregados pierdevalidez. La mezcla que presenta un 60% de reemplazo del agregado grueso,muestra una excelente resistencia mecánica y además los requerimientos decementos son similares a los mostrados por la muestra patrón (13).

En la figura 7.b en cambio se evidenció que la mayoría de las sustituciones delagregado fino, producen más de un efecto no deseable en el bloque, por el hechode que además de aumentar los requerimientos de cemento por bloque paraalcanzar la resistencia mínima requerida, sus resistencias mecánicas se venafectadas. La única opción viable es trabajar con porcentajes de reemplazoinferiores al 30% para de esta manera obtener resultados importantes (13).

A pesar de obtener estos resultados tan importantes, una de las principalesproblemáticas que se produjeron en este estudio, fue el obtener las granulometríasrequeridas de estos elementos para ser usados como agregados; por el hecho deque presentaban una dureza bastante pronunciada y además sus formas yángulos le añaden dificultad al proceso de molienda (13).



Otra opción de agregados presentó Chi Sun Poon en el año 2007 (14), al presentarel vidrio triturado y reciclado como agregado grueso y agregado fino recicladoproveniente de la demolición de diferentes construcciones. Además de esto usacenizas volantes de carbón pulverizadas para de esta manera estudiar el efectobenéfico de estos elementos al ser mezclados con el cemento. Las proporciones

utilizadas se pueden apreciar en la tabla 8Tabla 8. Proporciones usadas en las diferentes mezclas para la fabricación debloques; PFA: ceniza volante pulverizada, RCG: vidrio triturado reciclado y RFA:agregado fino reciclado (14).

Usando estas proporciones se realizaron diferentes ensayos, obteniendo los

resultados que se muestran a continuación en la tabla 9

Tabla 9. Resultados obtenidos en bloques a diferentes proporciones de agregadosen la mezcla (14).



Se observa que la resistencia a la compresión a 28 días es menor que lapresentada a los 90 días de curado, y esto se evidencia más en todas las quepresentan le ceniza volante pulverizada; esto se debe a la actividad puzolánicaque se está dando dentro de la mezcla por el origen y composición de estascenizas; aspecto que se puede afirmar en la tabla 10

Tabla 10. Composición química de las especies usadas (14).

Se observa que la ceniza es un alumino-silicato con poca cantidad deinquemados, que podría estar protagonizando la actividad puzolánica en lamezcla.

También se puede observar que a medida que aumentan los porcentajes deceniza volantes presentes, la resistencia al roce de la superficie del bloque esmenor; y esto se debe a que la presencia de cenizas volantes, simplemente ofreceuna mezcla mucho más homogénea que disminuye las irregularidadessuperficiales y por ende la resistencia al roce (14).

Por último se concluyó que la presencia de vidrio en la mezcla beneficia demanera importante las propiedades en cuanto a la absorción de agua, es decirmientras mayor sea la cantidad de vidrio presente en la mezcla, los porcentajes deabsorción de agua disminuirá y esto se debe a que el vidrio tiene propiedades

bajas de absorción

(14)

.Existen diferentes métodos para que la fabricación de bloques pueda ser aún másrentable, y esto puede lograrse con el método de fabricación usado. Existeninstrumentos como la máquina cinva-ram o simplemente mesas vibradoras, quepermiten que el usuario fabrique fácilmente bloques sin necesidad de gastosenergéticos que de alguna manera aumentan los costos por unidades producidas.



En cuanto a la fabricación de tejas Daniela Baruzzo en el año 2005 propone,utilizar productos del dragado marino, con otros desechos para de esta manerapoder producir tejas de bajo costo. El dragado marino son los materiales dedesecho que se derivan de la excavación de las lagunas, puertos, canales, ríos yzonas marinas para la navegación. Estos materiales se caracterizan por una gran

variación en la composición y por la presencia de grandes cantidades de agua ymateria orgánica. En algunos casos están clasificados como residuos tóxicos,especialmente cuando se derivan de las zonas contaminadas, ya que puedencontener iones de metales pesados como Zn, Pb, Cu, CD, HG, Ni entre otros (15).

Ella propone mezclar estos residuos con otros materiales residuales como lo sonla escoria siderúrgica, las cenizas de fondo industrial y los desechos producidosen una planta de tratamiento de aguas residuales; estos últimos contienensustancias tales como materia orgánica insoluble y soluble, nutrientes,microorganismos, agentes patógenos, metales, sales solubles, minerales y otros.La evacuación de estos lodos en ocasiones es bastante difícil, por lo que se ha

optado pasarlas por un proceso de incineración, lo que permite reducir su volumeny además producir óxidos como SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO y CaO (15).

Las composiciones químicas de los diferentes materiales de desechos se puedenobservar en la tabla 11

Tabla 11. Composiciones químicas de los materiales de desecho utilizados (15).



A pesar de no mostrar las diferentes proporciones en que fueron usados losdesechos, se obtuvieron resultados excelentes en cuanto a las propiedadesmecánicas y físicas de las tejas, las cuales se pueden observar en la tabla 12.

Tabla 12. Propiedades de las tejas realizadas (15); DS: residuos del dragado

marino, MSS: residuos del tratamiento de aguas residuales, BA: cenizas de fondo,SS: escoria siderúrgica.

El objetivo de este trabajo, además de producir tejas como un elemento monolíticode gran desempeño en cubiertas, fue el de bloquear la acción de los metalespesados que contiene los residuos del dragado marino; al agregar estosdesechos, los metales pesados fueron inmovilizados de alguna manera, bajandoasí su capacidad de reaccionar con otras especies presentes en la mezcla (15).

Por otra parte Tatiana Duque, evalúa la fabricación de tejas adicionando la cenizade cascarilla de arroz para evaluar las propiedades físicas y químicas delelemento terminado. En la tabla 13 se observa de qué manera los días de curado

y las cantidades de cenizas utilizadas afectan propiedades importantes como laresistencia a la flexión transversal y a la compresión.

Tabla 13. Resistencia a la flexión transversal de las tejas ensayadas (1).



A pesar de que las tejas que se fabricaron con cenizas de cascarilla de arroz noarrojaron mejores resistencias que la patrón, se observa que las resistencias sonbastante buenas para ciertos porcentajes de adición de ceniza de cascarilla dearroz. Para más de un 20% se presentan problemas de manejabilidad, y por losaltos requerimientos de agua disminuye la resistencia mecánica. Otro aspecto

importante que se presentó con esta adición es que las partículas de ceniza decascarilla de arroz, por su forma, presentaron un anclaje ideal para los demáselementos que se encontraban en la mezcla, logrando así mejor cohesiónestructural (1).

En cuanto a la fabricación de paneles también han sido numerosos los hallazgosque se han realizado, para de esta manera bajar los costos de este elementoestructural.

Jayasinghe en el año 2006, propone la construcción de paneles usados enparedes para viviendas, apisonando tierra en unos marcos fabricados

rudimentariamente

(16)

. Las tierras usadas en este estudio son tierras lateríticasque son ricas en óxidos alumínicos y ferrosos. En la figura 6 se pueden observarlos marcos en que son apisonadas las mezclas de cemento, agua y tierraslateríticas.

Figura 6. Marcos para la fabricación de paneles con tierra apisonada (16).

De las tierras usadas se clasificaron tres elementos importantes que son las rocasde las tierras, la arena de las tierras y el material de origen arcilloso. Con estostres elementos se realizaron muestras de paneles y se obtuvieron los resultados

que se observan en la figura 7



Figura 7. Resistencia al esfuerzo aplicado (16).

Se observa claramente que la arena de las tierras lateríticas aporta una excelenteresistencia con respecto a las otras estudiadas; esto podría deberse a lahomogeneidad que presenta este agregado, el cual le da mayor coherencia a lamezcla realizada, y con esto menor cantidad de espacios porosos y mejorresistencia mecánica (16).

El gran problema que presenta esta mezcla, es que las fallas que presenta no seevidencian mediante grietas crecientes a lo largo del panel realizado, si no que lasfallas son catastróficas directamente. Por esa razón el autor recomienda realizarladrillos de esta manera, unidos con mortero para así independizar los problemasde falla a cada elemento que conforme el panel (16).

Una vez analizados cada uno de estos papers, se puede realizar un mapaconceptual de las diferentes técnicas y normas usadas para las pruebas dedurabilidad básicas que deben llevarse a cabo en los diferentes elementosestructurales antes de salir al mercado. Este mapa conceptual se muestra en lafigura 8.



Figura 8. Normas utilizadas en los diferentes papers para los diferentes ensayosde durabilidad realizados

BLOQUES, TEJAS Y PANELES

ENSAYOS DE DURABILIDAD PARA LOS

DIFERENTES ELEMENTOS

ESTRUCTURALES Y NORMAS USADAS

ENSAYOS DE COMPRESIÓN

TS 3068 ISO 2736-2: Making and

Curing of Test Specimens for Strength

Tests, Turkish Standards, Turkish

Institution (TSE), Ankara, 1999 (April)

TS 2141: Cement-Portland Silica

Fume, Turkish Standards,

Turkish Institution (TSE), Ankara,

1997 (November).

ASTM C109: Standard Test Method for Compressive Strength of

Hydraulic Cement Mortars (Using 2-

in. or 50-mm Cube S ecimens

ASTM C39: Standard Test

Method for Compressive

Strength of Cylindrical Concrete

Specimens

ENSAYOS DE

POROSIDAD

ASTM C-642: Standard Test

Method for Density,

Absorption, and Voids in

Hardened Concrete

PROPORCIONES DE

MEZCLA

ASTM C-642: Standard Test

Method for Density,

Absorption, and Voids in

Hardened Concrete

DISEÑO DE MEZCLAS

TS 802: Design Concrete

Mixes, Turkish

Standards, Turkish

Institution (TSE), Ankara,

1985 (January).

TS 1247: Mixing, Placing

and Curing of Concrete,

Turkish Standards,

Turkish Institution (TSE),

Ankara, 1985 (March),

Normal weather

conditions.

ENSAYOS DE PERDIDA

AL FUEGO

ASTM C618-08a: Standard

Specification for Coal Fly

Ash and Raw or Calcined

Natural Pozzolan for Use inConcrete

INDICES DE ACTIVIDAD

PUZOLANICA

ASTM C311-98b: Standard

Test Methods for Sampling

and Testing Fly Ash or

Natural Pozzolans for Useas a Mineral Admixture in

Portland-Cement

Concentrate

ENSAYO DE

RESISTENCIA ATAQUES

QUIMICOS


Methods for Chemical

Resistance of Mortars,

Grouts, and Monolithic

Surfacings and Polymer

Concretes

ENSAYOS DE

PERMEABILIDAD

SIA 262/1:2003: Testing the

air permeability of concrete

(Swiss norm)

RESISTENCIA A

SULFATOS


Method for Length Change

of Hydraulic-Cement

Mortars Exposed to a

Sulfate Solution

ENSAYOS DE

ACTIVIDAD ALCALINA

ASTM 1260: Standard Test

Method for Potential Alkali

Reactivity of Aggregates

VELOCIDAD DE

ABSORCION DE AGUA


Method for Measurement

of Rate of Absorption of

Water by Hydraulic-Cement

Concretes

ENSAYOS DE

TRABAJABILIDAD


Method for Slump of

Hydraulic-Cement Concrete

ENSAYOS DE RESISTEN

A LA FLEXIÓN

ASTM C-293: Standard Tes

Method for Flexural

Strength of Concrete

ENSAYOS DE

DENSIDAD

BS 1881-114: Testing

concrete. Methods for

determination of density of

hardened concrete (British

Standards



Cada una de estas normas señaladas anteriormente, muestran los nivelesmínimos de las diferentes propiedades, que deben presentar los elementos deconstrucción con la intención de que tengan desempeños a nivel operativosóptimos que resguarde las construcciones en las que son utilizados.



CONCLUSIONES

Se ha evidenciado que sustituir los diferentes agregados por diversos desechos delas industrias, o simplemente por elementos que se encuentran en la naturaleza;pueden otorgar excelentes propiedades a los elementos estructurales, permitiendo

así, ser usados sin ningún riesgo a nivel operativo.Además al realizar estas sustituciones aseguramos bajar los precios de cada unode estos elementos, por el hecho de que las industrias que producen estosdesechos cobran muy poco o nada por librarse de ellos y mantener la seguridadindustrial en sus instalaciones, ya que algunos de ellos son realmente peligrosospara la salud, pero al ser previamente tratados y manejados pueden usarse connormalidad en las diferentes construcciones de casas rurales o de bajo costo, sinningún riesgo.

El proceso de elaboración también es un factor en el cual se pueden bajar los

costos, debido a que las maquinarias que se utilizan en los procesos defabricación son realmente costosas y usan medios energéticos que implicancostos. Se han fabricado diferentes mecanismos de fácil uso y acceso para que deesta manera la población en general pueda construir sus elementos deconstrucción, y así, sus viviendas sin ningún riesgo de catástrofe ni contaminaciónpor los materiales usados.



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pre fabric a dos de concreto. pedro mattey

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