Desarrollo y evaluación de un mampuesto de arcilla ...

Universidad de La Salle Universidad de La Salle

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Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería

2020

Desarrollo y evaluación de un mampuesto de arcilla reforzado con Desarrollo y evaluación de un mampuesto de arcilla reforzado con

fibras de acero, polvo de vidrio y ceniza volante fibras de acero, polvo de vidrio y ceniza volante

Fabio Leonardo Ardila González Universidad de La Salle, Bogotá

Juan Pablo Traslaviña Chacón Universidad de La Salle, Bogotá

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1

DESARROLLO Y EVALUACIÓN DE UN MAMPUESTO DE ARCILLA REFORZADO

CON FIBRAS DE ACERO, POLVO DE VIDRIO Y CENIZA VOLANTE.

FABIO LEONARDO ARDILA GONZÁLEZ

JUAN PABLO TRASLAVIÑA CHACÓN

UNIVERSIDAD DE LA SALLE

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

BOGOTÁ D.C. 2020

Desarrollo y evaluación de un mampuesto de arcilla reforzado con fibras de acero, polvo de

vidrio y ceniza volante.

Fabio Leonardo Ardila González

Juan Pablo Traslaviña Chacón

Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de Ingeniero Civil

Director temático

Ing. Said Steward Rodríguez Loaiza

Universidad de la Salle

Facultad de Ingeniería

Programa de Ingeniería Civil

Bogotá D.C. 2020

Agradecimientos

Fabio Leonardo Ardila González y Juan Pablo Traslaviña Chacón expresan sus

agradecimientos a: nuestros padres Zenaida González, Fabio Ardila, Juan Carlos

Traslaviña Y Liliana Chacon, por todo el apoyo brindado en esta etapa de nuestras vidas y

por ser siempre las personas que nos guían por el camino correcto y de bien, también le

agradecemos al ingeniero Said Steward Rodríguez Loaiza, por el acompañamiento brindado

para culminar este proyecto, también a Mary Yorley González Sandoval Magister en

Ingeniería Civil por la colaboración y apoyo prestado a este trabajo investigativo.

Índice de tablas

Tabla 1. Requisitos físicos para los tipos de unidades de mampostería. .............................. 22

Tabla 2. Propiedades Químicas del polvo de vidrio en diferentes colores. .......................... 23

Tabla 3. Propiedades físicas del polvo de vidrio .................................................................. 24

Tabla 4. Propiedades mecánicas del polvo de vidrio desecho .............................................. 24

Tabla 5. Propiedades químicas de fibras de acero. ............................................................... 28

Tabla 6. Composición química de las cenizas de combustible pulverizado. ........................ 29

Tabla 7. Marco Legal de la investigación............................................................................. 36

Tabla 8. Proporciones en peso del mampuesto con polvo de vidrio .................................... 41

Tabla 9.Proporciones en peso del mampuesto con ceniza volante en peso .......................... 41

Tabla 10.Proporciones en peso del mampuesto con fibras de acero en peso ....................... 41

Tabla 11. Datos de granulometría para suelo utilizados en la elaboración de mampuestos. 43

Tabla 12. Propiedades de la arcilla. ...................................................................................... 44

Tabla 13. Propiedades físicas del polvo de vidrio ................................................................ 46

Tabla 14. Características físicas de la ceniza volante ........................................................... 48

Tabla 15. Datos de granulometría para la ceniza volante .................................................... 48

Tabla 16. Características de la fibra de acero ....................................................................... 51

Tabla 17. Resistencia de la muestra patrón. ......................................................................... 61

Tabla 18. Resistencia a la compresión de las muestras. ....................................................... 62

Tabla 19. Cuantificación de la variación de la resistencia a la compresión para las muestras

con contenido de ceniza volante ........................................................................................... 64

Tabla 20. Resistencia a la compresión de muestras con contenido de fibra de acero. ......... 65


con contenido de fibra de acero. ........................................................................................... 67

Tabla 22. Resistencia a la compresión de muestras con contenido de polvo de vidrio. ....... 68


con contenido de polvo de vidrio. ........................................................................................ 69

Tabla 24. Resistencia a la flexión de la muestra patrón. ...................................................... 71

Tabla 25. Módulo de rotura de las muestras con contenido de ceniza volante. ................... 72

Tabla 26. Cuantificación de la variación de módulos de rotura para las muestras con

contenido de ceniza volante. ................................................................................................. 73

Tabla 27. Módulo de rotura de las muestras con contenido de fibra de acero. .................... 74

Tabla 28.Cuantificación de variación del módulo de rotura de las muestras con contenido

de fibra de acero. .................................................................................................................. 76

Tabla 29. Módulos de rotura para las muestras con contenido de polvo de vidrio. ............. 77

Tabla 30. Cuantificación de variación del módulo de rotura de las muestras con contenido

de polvo de vidrio. ................................................................................................................ 78

Tabla 31. Absorción de las muestras patrón. ........................................................................ 80

Tabla 32. Absorción de las muestras con contenido de ceniza volante. ............................... 81

Tabla 33. Cuantificación de varianza de la absorción a 24 horas de las muestras con


Tabla 34. Absorción a las 24 horas de las muestras con contenido de fibra de acero. ......... 83


contenido de Fibra de acero .................................................................................................. 85

Tabla 36. Absorción a las 24 horas de las muestras con adición de polvo de vidrio. .......... 86


contenido de Polvo de vidrio ................................................................................................ 87

Tabla 38. Muestra patrón para la absorción a 5 horas. ......................................................... 88

Tabla 39. absorción a las 5 horas de las muestras con contenido de ceniza volante. ........... 89



Tabla 41. Absorción a las 5 horas para las muestras con contenido de fibra de acero. ........ 91


contenido de fibra de acero. .................................................................................................. 93

Tabla 43. Absorción a las 5 horas de las muestras con contenido de polvo de vidrio. ........ 94


contenido de polvo de vidrio. ............................................................................................... 95

Tabla 45. Coeficiente de saturación para muestras con contenido de ceniza volante. ......... 97

Tabla 46. coeficiente de saturación para las muestras con contenido de fibra de acero ...... 98

Tabla 47. Coeficiente de saturación a muestras con contenido de polvo de vidrio. ........... 100

Tabla 48. Dosificaciones optimas de los materiales para los mampuestos. ....................... 102

Tabla 49. Resistencia a la compresión de los mampuestos finales. ................................... 103

Tabla 50. Cuantificación de variación de las muestras finales. .......................................... 105

Tabla 51. Módulos de rotura de los mampuestos finales. .................................................. 106

Tabla 52. Cuantificación de varianza de las muestras finales. ........................................... 108

Tabla 53. Absorción a las 24 horas de las muestras finales. .............................................. 109

Tabla 54. Cuantificación de varianza de las muestras finales para absorción de 24 horas. 110

Tabla 55. Absorción a las 5 horas de las muestras finales. ................................................ 111

Tabla 56. Cuantificación de varianza de las muestras finales para absorción de 5 horas. . 113

Tabla 57. Test de Levene´s. ................................................................................................ 117

Tabla 58.pruebas de Normalidad para comprensión. ......................................................... 118

Tabla 59. Resumen análisis de varianza compresión muestras finales con muestra patrón

............................................................................................................................................ 120

Tabla 60. ANOVA para prueba de compresión por mezcla ............................................... 121

Tabla 61.Test de Levene para la prueba de módulo de rotura. ........................................... 121

Tabla 62.Resultados Prueba de Shapiro Wilks ................................................................... 122

Tabla 63.Resumen análisis de varianza de la prueba de módulo de rotura muestras finales

con muestra patrón.............................................................................................................. 124

Tabla 64.ANOVA prueba módulo de rotura ...................................................................... 125

Tabla 65. Test de Levene para la prueba de absorción a 24 horas ..................................... 125

Tabla 66.pruebas de Normalidad para absorción a 24 horas. ............................................. 126

Tabla 67. Resumen análisis de varianza prueba absorción 24 horas, muestras finales con

muestra patrón .................................................................................................................... 128

Tabla 68. ANOVA para Absorción 24 h por Mezcla ......................................................... 129

Tabla 69. Datos para el ensayo de humedad. ..................................................................... 139

Tabla 70. Resultados Humedad .......................................................................................... 140

Tabla 71. Granulometría arcilla .......................................................................................... 141

Tabla 72. Coeficientes granulometría ................................................................................. 141

Tabla 73.Datos de entrada limite liquido............................................................................ 142

Tabla 74. Datos de entrada limite plástico ......................................................................... 144

Tabla 75. Datos de entrada gravedad especifica................................................................. 144

Tabla 76. Datos de entrada gravedad especifica polvo de vidrio ....................................... 147

Tabla 77. Composición mineralógica ................................................................................. 149

Tabla 78. Características físicas ceniza volante ................................................................. 149

Tabla 79. Granulometría ceniza volante ............................................................................. 150

Tabla 80. Datos finales granulometría ceniza volante ........................................................ 151

Tabla 81. Datos de entrada gravedad especifico ceniza volante ........................................ 152

Tabla 82. Granulometría fibra de acero .............................................................................. 153

Tabla 83. Resultados de granulometría fibra de acero ....................................................... 154

Tabla 84. Datos de entrada gravedad especifica fibra de acero.......................................... 155

Tabla 85. Resultados maquina Universal muestra patrón y ceniza volante-1 .................... 157

Tabla 86.Resultados maquina Universal muestra patrón y ceniza volante-2 ..................... 158

Tabla 87. Resultados maquina Universal Polvo de vidrio-1 .............................................. 158

Tabla 88. Resultados maquina Universal Polvo de vidrio-2 .............................................. 159

Tabla 89.. Resultados maquina Universal Fibra de acero-1 ............................................... 159

Tabla 90.Resultados prueba de resistencia a compresión de la muestra patrón. ................ 160

Tabla 91. Resultados prueba de resistencia a compresión ceniza volante del 3%. ............ 161

Tabla 92. Resultados prueba de resistencia a compresión ceniza volante del 5,5%. ......... 161

Tabla 93. Resultados prueba de resistencia a compresión ceniza volante del 7%. ............ 161

Tabla 94.Resultados prueba de resistencia a compresión ceniza volante del 8%. ............. 162

Tabla 95. Resultados prueba de resistencia a compresión del polvo de vidrio de 10%. .... 162

Tabla 96.Resultados prueba de resistencia a compresión del polvo de vidrio de 15%. ..... 162



Tabla 99. Resultados prueba de resistencia a compresión de fibra de acero del 0,5%. ...... 163

Tabla 100.Resultados prueba de resistencia a compresión de fibra de acero del 0,7%. ..... 164



Tabla 103. Resultados prueba de resistencia a compresión de muestra patrón con la mezcla

1. ......................................................................................................................................... 165

Tabla 104.Resultados prueba de resistencia a compresión de muestra patrón con la mezcla

2. ......................................................................................................................................... 165


3. ......................................................................................................................................... 165


4. ......................................................................................................................................... 166

Tabla 107.Resultados maquina Universal muestra patrón y ceniza volante-1 ................... 167

Tabla 108.Resultados maquina Universal muestra patrón y ceniza volante-2 ................... 168

Tabla 109. Resultados maquina Universal polvo de vidrio y fibra de acero-1 .................. 168

Tabla 110.Resultados maquina Universal polvo de vidrio y fibra de acero-2 ................... 169

Tabla 111. Resultados prueba de módulo de rotura de la muestra patrón. ......................... 170

Tabla 112.Resultados prueba de módulo de rotura de la ceniza volante del 3%. .............. 171

Tabla 113.Resultados prueba de módulo de rotura de la ceniza volante del 5,5%. ........... 171



Tabla 116.Resultados prueba de módulo de rotura de polvo de vidrio del 10%. ............... 172




Tabla 120.Resultados prueba de módulo de rotura de fibra de acero del 0,5% ................. 173


Tabla 122.Resultados prueba de módulo de rotura de fibra de acero del 1% .................... 174


Tabla 124.Resultados prueba de Modulo de rotura de muestra patrón con la mezcla 1 .... 175

Tabla 125.Resultados prueba de Modulo de rotura de muestra patrón con la mezcla 2 .... 175

Tabla 126.Resultados prueba de Modulo de rotura de muestra patrón con la mezcla 3. ... 176

Tabla 127.Resultados prueba de Modulo de rotura de muestra patrón con la mezcla 4. ... 176

Tabla 128.Resultados Prueba de Absorción de 24 horas muestra patrón ........................... 177

Tabla 129.Resultados Prueba de Absorción de 24 horas con ceniza volante del 3% ......... 178

Tabla 130.Resultados prueba de Absorción de 24 horas con ceniza volante del 5,5%. ..... 178

Tabla 131.Prueba de Absorción de 24 horas con ceniza volante del 7% ........................... 178

Tabla 132. Resultados prueba de Absorción de 24 horas con ceniza volante del 8% ........ 179

Tabla 133.Resultados prueba de Absorción de 24 horas con Polvo de vidrio del 10%. .... 179


Tabla 135. Resultados prueba de Absorción de 24 horas con Polvo de vidrio del 20%. ... 180


Tabla 137. Resultados prueba de Absorción de 24 horas con fibra de acero del 0,5%. ..... 180


Tabla 139. Resultados prueba de Absorción de 24 horas con fibra de acero del 1%. ........ 181


Tabla 141.Resultados prueba de Absorción de 24 horas de la mezcla 1. ........................... 182

Tabla 142. Resultados prueba de Absorción de 24 horas de la mezcla 2. .......................... 182



Tabla 145. Resultados coeficiente de saturación de la ceniza volante ............................... 184

Tabla 146.Resultados coeficiente de saturación del polvo de vidrio ................................. 184

Tabla 147. Resultados coeficiente de saturación de la fibra de acero ................................ 184

Tabla 148.Resultados coeficiente de saturación de laos mampuestos finales .................... 185

Tabla 149. Resultados prueba de absorción a 5 horas para la muestra patrón. .................. 186

Tabla 150. Resultados prueba de absorción a 5 horas para la ceniza volante con el 3%. .. 187

Tabla 151. Resultados prueba de absorción a 5 horas para la ceniza volante con el 5,5%. 187



Tabla 154. Resultados prueba de absorción a 5 horas para el polvo de vidrio del 10%. ... 188



Tabla 157.Resultados prueba de absorción a 5 horas para el polvo de vidrio del 25%. .... 189

Tabla 158. Resultados prueba de absorción a 5 horas para la fibra de acero del 0,5%. ..... 189


Tabla 160. Resultados prueba de absorción a 5 horas para la fibra de acero del 1%. ........ 190


Tabla 162.Resultados prueba de absorción a 5 horas para las muestras optimas, mezcla 1.

............................................................................................................................................ 191

Tabla 163. Resultados prueba de absorción a 5 horas para las muestras optimas, mezcla 2.

............................................................................................................................................ 191


............................................................................................................................................ 192


............................................................................................................................................ 192

Tabla 166. Requisitos físicos para ladrillos dolidos de construcción ................................. 200

Índice de figuras

Figura 1. Arcilla utilizada en la elaboración de los mampuestos ......................................... 42

Figura 2.Granulometría de la arcilla. .................................................................................... 44

Figura 3. Carta de plasticidad según S.U.C.S. ...................................................................... 45

Figura 4.Polvo de Vidrio ...................................................................................................... 46

Figura 5. Ceniza Volante. ..................................................................................................... 47

Figura 6, Granulometría de la Ceniza Volante ..................................................................... 49

Figura 7. Fibra de acero. ....................................................................................................... 50

Figura 8. Mezcla homogeneizada de materiales ................................................................... 51

Figura 9. Producto de ladrillos después del prensado .......................................................... 52

Figura 10. Ladrillos terminados............................................................................................ 53

Figura 11.Prueba de compresión en mampuestos ................................................................ 54

Figura 12. Prueba de flexión en los mampuestos. ................................................................ 55

Figura 13. Distancia del plano de falla al centro del mampuesto ......................................... 57

Figura 14. Prueba de absorción de los mampuestos. ............................................................ 58

Figura 15. Dimensiones de los mampuestos ........................................................................ 60

Figura 16. Resistencia a la compresión de la muestra con contenido de ceniza volante...... 63

Figura 17. Resistencia a la compresión de la muestra con contenido de fibra de acero....... 66

Figura 18.Resistencia a la compresión de la muestra con contenido de fibra de acero........ 69

Figura 19. Módulo de rotura de las muestras con contenido de ceniza volante. .................. 73

Figura 20. Módulo de rotura de las muestras con contenido de fibra de acero. ................... 75

Figura 21. Módulo de rotura para las muestras con contenido de polvo de vidrio. ............. 78

Figura 22. Absorción a 24 horas de las muestras con contenido de ceniza volante. ............ 82

Figura 23. Absorción a 24 horas de las muestras con contenido de fibra de acero. ............. 84

Figura 24. Absorción de las 24 horas para las muestras con contenido de polvo de vidrio. 87

Figura 25. Absorción a las 5 horas del material con contenido de ceniza volante. .............. 90

Figura 26. Absorción a las 5 horas del material con contenido de fibra de acero. ............... 92

Figura 27. Absorción a las 5 horas de las muestras con contenido de polvo de vidrio. ....... 95

Figura 28.Resultados de coeficiente de saturación con ceniza volante. ............................... 97

Figura 29. Coeficiente de saturación vs porcentaje en peso de fibra de acero ..................... 99

Figura 30.Coeficiente de saturación vs porcentaje de reemplazo polvo de vidrio ............. 101

Figura 31. resistencia a la compresión de los mampuestos finales. ................................... 104

Figura 32. Módulo de rotura para las muestras finales....................................................... 107

Figura 33. Porcentaje de absorción obtenido para los mampuestos finales. ...................... 110

Figura 34. módulo de rotura para absorción a las 5 horas. ................................................. 113

Figura 35. Coeficiente de saturación muestras finales ....................................................... 115

Figura 36.Grafica de caja y bigotes. ................................................................................... 117

Figura 37.Grafica de normalidad de la prueba de compresión con muestra patrón. .......... 118

Figura 38. Histograma para la prueba de compresión con la muestra patrón y las muestras

realizadas. ........................................................................................................................... 119

figura 39. Grafica de caja y bigotes. ................................................................................... 122

figura 40.Grafica de normalidad de la prueba de módulo rotura con muestra patrón ........ 123

figura 41.Histograma para la prueba de módulo de rotura con la muestra patrón y las

muestras realizadas. ............................................................................................................ 123

figura 42. Grafica de caja y bigotes. ................................................................................... 126

figura 43.Grafica de normalidad de la prueba de absorción a 24 horas con muestra patrón

............................................................................................................................................ 127

figura 44.Histograma para la prueba de absorción a las 24 horas con la muestra patrón y las

muestras realizadas. ............................................................................................................ 127

Figura 45. Dendograma de Clúster, por el método del vecino más cercano ...................... 130

Figura 46. Curva granulométrica de la arcilla .................................................................... 142

Figura 47. Contenido de humedad vs Número de golpes. .................................................. 143

Figura 48. Ficha técnica polvo de vidrio ............................................................................ 146

Figura 49. Prueba de laboratorio gravedad especifica ........................................................ 148

Figura 50. Curva Granulométrica ceniza volante ............................................................... 151

Figura 51. Curva granulométrica fibra de acero. ................................................................ 154

Figura 52. Resultados laboratorio gravedad especifica fibra de acero. .............................. 155

Figura 53. Mampuestos fabricados antes de cocción. ........................................................ 193

Figura 54. Ladrillos fallados polvo de vidrio ..................................................................... 194

Figura 55. Fallas mampuestas ............................................................................................ 195

Figura 56. Prueba de absorción. ......................................................................................... 196

Figura 57. Absorción por ebullición 5 horas. ..................................................................... 197

Figura 58. Distribución de los materiales en los mampuestos. .......................................... 198

Figura 59. Ensayo a compresión mampuestos.................................................................... 198

Figura 60. Mampuestos después de la falla. ....................................................................... 199

Introducción

A través de la historia, el ladrillo de arcilla ha adoptado gran relevancia en la

conformación de edificaciones, siendo uno de los materiales de construcción más antiguos

remontándose casi hasta los orígenes de la civilización. La cocción, como uno de los procesos

principales en la conformación del ladrillo, le permite adquirir al mampuesto una resistencia

nominal elevada, con la ventaja que en la producción ornamental se facilita manipular el

material siendo un proceso de conformación simple y económico. Actualmente la

conformación del ladrillo de arcilla pasó de ser una tarea empírica y manual, a ser una

actividad que implementa nuevas técnicas de manufactura que industrializa el proceso de

fabricación de este material y lo han convertido en un material estándar para la industria de

la construcción.

La creciente producción de residuos sólidos y la progresiva demanda en la

construcción de edificaciones destinadas a vivienda, ha generado la necesidad de reutilizar

materiales de desecho como materiales alternos en distintos procesos de construcción. Es

por esto, que en la actualidad se han formulado investigaciones referentes a la reutilización

de desechos industriales en la fabricación de ladrillos de arcilla que no afecten el rendimiento

en términos de resistencia del mampuesto y que no alteren sus propiedades básicas.

Esta investigación tiene como propósito crear un mampuesto de arcilla reforzado con

fibras de acero, polvo de vidrio y ceniza volante, estableciendo cuatros dosificaciones

distintas para cada material, con la finalidad de establecer el porcentaje óptimo que se debe

agregar de material en la mezcla a partir del comportamiento encontrado en los ensayos de

flexión, compresión y absorción. Para llevar a cabo esto, se desarrollaron ensayos en el cual

se obtiene una mezcla con todos los materiales que se evalúan por separado, utilizando los

porcentajes óptimos de cada material con la finalidad de establecer el comportamiento a

flexión, compresión y absorción del mampuesto conformado con la mezcla de todos los

materiales mencionados.

11

1. Objetivos

1.1. Objetivo general

Caracterizar las propiedades físico-mecánicas de mampuestos de arcilla reforzados al

agregar ceniza volante, polvo de vidrio y fibras de acero.

1.2. Objetivos Específicos

Determinar la resistencia a la compresión del mampuesto al variar las cantidades de

polvo de vidrio, fibra de acero y ceniza volante.

Obtener el porcentaje de absorción de agua del mampuesto al variar las dosificaciones

de polvo de vidrio, fibra de acero y ceniza volante.

Establecer la incidencia de estos materiales en el desempeño físico-mecánico del

mampuesto.

Evaluar el comportamiento del mampuesto a flexión, encontrando el módulo de

rotura.

Obtener el coeficiente de saturación del mampuesto al variar las dosificaciones de

polvo de vidrio, fibra de acero y ceniza volante.

12

2. Problemática

2.1. Descripción del problema

En la sociedad actual, el continuo desarrollo y el aumento del consumismo ha

ocasionado que se incrementen los residuos sólidos, tanto de producción doméstica como

producción industrial. Actualmente, los residuos como el vidrio, acero y ceniza volante son

materiales generados de forma masiva en todo el mundo; Según la Agencia de Protección

Ambiental de los Estados unidos, en 2013 se generaron aproximadamente 10,37 millones de

toneladas de vidrio. De la cifra mencionada anteriormente se recuperaron 2,78 millones de

toneladas de vidrio para su reciclaje (Mohajerani et al., 2017); es decir, se recuperó un 26,8%

del total de vidrio de desecho. En la unión europea, se generó en el año 2014 una cifra cercana

a los 18,5 millones de toneladas de desecho de vidrio, con un índice de recuperación del 79%.

(Silva, de Brito, Lye, & Dhir, 2017). Por último, en Colombia según el Ministerio de

Ambiente y Desarrollo Sostenible, se genera aproximadamente 9,5 millones de toneladas al

año de residuos sólidos, donde se recicla aproximadamente 1,78 millones de toneladas entre

vidrio, papel, chatarra y plástico (MADS, 2015). Conforme a la anterior cifra, cabe resaltar

que al año se reciclan 120 mil toneladas de vidrio las cuales son equivalentes a 500 millones

de envases (González, 2012).

Para el caso del acero, la mayor parte del residuo de este material radica en chatarra

producto de residuos de tecnología, virutas producto de procesos industriales de torneado y

desperdicios en siderúrgicas. En Colombia según el informe del estado del medio ambiente

y los recursos naturales renovables, un aproximado de 1% de residuos sólidos hace referencia

a metales producto de procesos industriales (Ideam, 2013). Este valor equivaldría a 95 mil

13

toneladas al año equivalentes principalmente a la concentración de residuos de chatarra, la

cual tienen un alto grado de relevancia en el aprovechamiento para reciclaje.

La ceniza volante como residuo industrial, es un desecho producto de la combustión

de residuos de carbón de termoeléctricas. En Colombia se cuentan con más de 15 plantas

termoeléctricas que atienden los requerimientos en materia de electricidad a una parte del

país.

La principal incidencia de este residuo industrial radica en la pulverización de la

ceniza volante la cual se convierte en “un factor de contaminación para la alteración de los

fenómenos meteorológicos que se presentan en los últimos tiempos debido a su alto grado de

contaminación” (Agudelo Moreno & Espinosa Torres, 2017, p. 20). Los residuos

mencionados en proporción con la creciente demanda industrial, pueden generar

consecuencias negativas como la disminución de la vida útil de rellenos sanitarios,

evidenciado por el aumento de volumen de residuos sólidos en el país, la disminución en

disponibilidad de recursos naturales, ocasionado por el procesamiento de materiales

utilizados como insumos para generar productos y por último, el aumento de gases de efecto

invernadero resultado de la utilización de hidrocarburos en procesos industriales. Conforme

avanza la industria, la disponibilidad de estos residuos es más abundante y con ello se

requieren cada vez más sistemas de aprovechamiento que reduzcan la disponibilidad de esos

residuos.

La reutilización de materiales como el vidrio “reduce el consumo de recursos

naturales, minimiza las emisiones de gases efecto invernadero y alivia la escasez de

vertederos.” (Mohajerani et al., 2017, p. 443). Adicional a esto, “por cada tonelada de vidrio

reciclado, se conservan aproximadamente 560 kg de arena, 190 kg de ceniza de sosa, 176 kg

14

de piedra caliza y 64 kg de feldespato.” (Mohajerani et al., 2017, p. 444). Partiendo del

aumento de disponibilidad de materiales residuales como el vidrio, la ceniza volante y las

virutas de acero, se puede dar un uso alternativo de forma amigable con el medio ambiente,

reutilizándolos como materiales de construcción, específicamente para emplear como

refuerzo en mampuestos de arcilla buscando disminuir la carga ambiental de toda la industria.

2.2. Formulación del problema

¿Es posible caracterizar las propiedades físico-mecánicas de un mampuesto de arcilla,

al agregar ceniza volante, polvo de vidrio y fibras de acero?

2.3. Justificación

Los materiales que son utilizados en construcción se extraen de fuentes no renovables;

por ende, en este proyecto de investigación se hizo la implementación de materiales como

ceniza volante, polvo de vidrio y fibras de acero, definidos como materiales alternativos para

construcción que buscan mitigar el impacto ambiental generado por la contaminación de

residuos sólidos; además de esto, disminuir el consumo de recursos naturales en procesos

industriales. La implementación de los materiales mencionados anteriormente como refuerzo

en los procesos de fabricación de mampuestos de arcilla acceden a mejorar sus propiedades

mecánicas, de manera que permita evaluar el comportamiento de estos materiales y utilizarlos

como alternativa en distintos elementos de construcción.

15

3. Antecedentes

En relación a los antecedentes acerca del mejoramiento de un mampuesto de arcilla, se

encontraron varias investigaciones que incorporan los tres materiales que se emplearon, los

cuales determinan un incremento continuo de las propiedades físicas y el comportamiento

mecánico del mampuesto. Estos estudios fueron realizados en varios países, en los cuales

pueden variar los tipos de arcillas a utilizar y el proceso constructivo de cómo fue realizado.

A continuación, se muestran algunos de los estudios más recientes sobre el tema a trabajar.

Feasibility of Using Waste Glass Sludge in Production of Ecofriendly Clay Bricks.

(Abbas, Kazmi, Munir, Nehdi &Saleem 2017)

Este artículo presenta una investigación que busca utilizar residuos industriales de vidrio

en lodos para la fabricación de ladrillos de arcilla. En la investigación se utilizan variaciones

en las dosificaciones de lodo de vidrio residual en un orden de 5%, 10%,15%, 20% y 25%

en peso de arcilla, con el fin de explorar sus efectos sobre las propiedades mecánicas y

durabilidad en ladrillos de arcilla.

Se obtuvo en la investigación que, al aumentar la adición de lodo de vidrio residual, la

resistencia a la compresión y flexión para los especímenes de prueba aumentaban en relación

a los valores promedio de un ladrillo de arcilla, mientras que la porosidad y absorción del

agua disminuían al aumentar la cantidad de lodo de vidrio residual llegando a la conclusión

que el lodo de vidrio residual, puede utilizarse en la fabricación de ladrillos con el fin de

mejorar sus propiedades físicas y mecánicas.

16

Experimental investigation on mud bricks reinforced with natural additives under

compressive and tensile test (Asghar, Afzali & Madadipour, 2017)

Esta publicación estudia el comportamiento experimental de ladrillos de barro reforzados

con fibras naturales como paja, virutas de madera, cascara de arroz y fibras de palma. Esta

investigación varia la dosificación en peso de las fibras naturales mencionadas anteriormente

manteniendo como materiales constantes la arcilla, arena, grava y agua.

Se realizaron tres probetas para cada tipo de fibra, variando su dosificación en 0,3%, 0,6%

y 0,9% en peso. Las dimensiones utilizadas para las probetas de ladrillo fueron de 22cm

x22cm x7cm. Adicional a lo anterior, para realizar los ensayos a tracción, se realizaron

muestras cilíndricas de 16 cm de diámetro y 30 cm de altura.

Se encontró como resultado de la investigación en la prueba a compresión para las

muestras con adición de fibra de paja y fibra palma grietas verticales en las esquinas de la

muestra, las cuales se extienden hasta el nivel vertical medio, y, al aumentar en peso el

contenido de estos materiales, se provoca una homogeneización del material tolerando a que

las tensiones se distribuyan de mejor manera. En relación a las muestras con adición de

cascara de arroz y astillas de madera, las esquinas de las muestras se deshicieron, debido que,

al carecer de una adecuada longitud para homogenizar el material, se realizan fisuras y la

extensión de estas son mucho mayores. En general las adiciones de aditivos naturales

provocaron que el espécimen presentara mejor comportamiento en la resistencia, cuando es

sometido a tracción, presentando un aumento de resistencia, que varía del 57% a 281% en

relación a las muestras patrón. En las pruebas de resistencia a la compresión no se presentaron

aumentos significativos en los valores de resistencia a la compresión en todas las muestras.

17

En conclusión, se demostró que las muestras realizadas con fibras de palma como aditivo

tienen el mejor desempeño.

Production of sustainable clay bricks using fly ash: Mechanical and durability

properties (Abbas, Kazmi, Munir & Saleem 2017)

La presente investigación aborda el uso de cenizas volantes en la producción de ladrillos

de arcilla, con el fin de superar las deficiencias en relación con resistencia y durabilidad. El

estudio realizado utiliza la ceniza volante en distintas dosificaciones (5%, 10%, 15%, 20% y

25 %) en relación con el peso del ladrillo de arcilla para explorar su efecto sobre diferentes

propiedades mecánicas. En total se realizaron 150 muestras de ladrillos con dimensiones de

22,5cm x11,2cm x7,5cm, hechos a mano. En la preparación de las muestras se tuvieron

presentes los valores de plasticidad de la mezcla, los cuales tenían que estar entre 18,7% y

20.8% con el fin de obtener una mezcla homogénea.

Posteriormente se realizaron pruebas de resistencia a la compresión y durabilidad,

encontrando que, al aumentar la dosificación de ceniza volante, los ladrillos resultaban ser

más livianos en relación con la muestra patrón. En las pruebas de compresión se determinó

que, al aumentar el porcentaje de ceniza, la resistencia a la compresión disminuía, las

muestras con 20% y 25% de ceniza volante reducían la resistencia a la compresión en más

del 50%, infiriendo que este resultado podría deberse a la temperatura de calcinación, que al

adicionar este material necesitaría una temperatura alrededor de 1050 °C para alcanzar una

mayor resistencia. Conforme a lo anterior se concluye que hasta un 20% de arcilla puede ser

reemplazada efectivamente con cenizas volantes. En las pruebas a flexión, se observó una

disminución de la resistencia a la flexión con el aumento de las cenizas volantes, se obtuvo

una resistencia mínima para el módulo de rotura para ladrillos con 25% de ceniza volante

18

siendo un 60% menor que la muestra patrón. Por último, en relación con la absorción de agua

de muestras que incorporan cenizas, se encontró que aumenta en relación con el contenido

de cenizas volantes, esto se atribuye a la alta capacidad de absorción de las cenizas volantes.

Resistencia mecánica de ladrillos preparados con mezclas de arcilla y lodos

provenientes del tratamiento de aguas residuales. (2013)

En esta investigación se analizan las propiedades mecánicas de resistencia a

compresión y humedad de ladrillos fabricados con mezclas de arcilla y lodos provenientes

de plantas de tratamiento de agua residual. Se determinó la proporción óptima de lodo

mezclada con arcilla aplicando un diseño de experimentos fijos uni-factorial para encontrar

la mejor respuesta del lodo frente a la resistencia a la compresión. Se caracterizó la arcilla y

los lodos provenientes de la planta para encontrar la afinidad entre los materiales. Se realizó

la caracterización química de la arcilla utilizada para construir los ladrillos y se analizó su

comportamiento. Se encontró que los lodos utilizados en fracciones menores a 10% en peso

a la arcilla utilizada para la construcción de los mampuestos no reduce la resistencia mecánica

del material. Al realizar un análisis estadístico de los resultados obtenidos se encontró que el

porcentaje de lodos más adecuado para realizar la mezcla con la arcilla que se presenten

ligeros aumentos en la resistencia a la compresión se encuentra entre el 5% a 10%.

The durability of fired brick incorporating textile factory waste ash and basaltic

pumice/ B. Hanifi, Y. Yardim;2012

Esta investigación analiza la durabilidad del ladrillo cocido utilizando como aditivo

la ceniza de residuos de fábricas textiles y piedra pómez basáltica. Las muestras con aditivos

se produjeron adicionando cantidades iguales de cenizas de residuo y piedra pómez basáltica,

19

por separado y conjuntamente, con tasas de 5%,10% y 20% en peso. La durabilidad de los

ladrillos producidos se investigó contra los efectos de sulfato de sodio, nitrato de sodio,

descongelación congelación y ciclos de secado-humectación. Se realizan tres grupos de

muestras con distintas dosificaciones, todas las muestras tienen un tamaño estándar

250x250x115mm, adicional a esto se produjeron muestras control sin ningún aditivo. Para el

primer grupo de muestras se utilizó una mezcla de aditivos de cenizas y piedra pómez en una

misma proporción con arcilla, el segundo grupo de muestras utilizo arcilla y una mezcla de

piedra pómez y el último grupo de muestras solo utilizaron cenizas residuales.

Se encontró que los ladrillos con aditivos aumentan la durabilidad de los ladrillos

convencionales. La utilización de hasta un 10% de ceniza y piedra pómez, ya sea junto o

separado, beneficia las propiedades del ladrillo cocido. Las muestras con 10% de piedra

pómez realizadas a una temperatura de 900 grados centígrados de temperatura tiene la más

alta durabilidad. Esta prueba demuestra que los ladrillos con aditivos tienen una alta

durabilidad frente a la pérdida de masa.

20

4. Marco Referencial

4.1. Marco teórico

El ladrillo históricamente ha sido uno de los materiales que ha estado presente desde

los primeros asentamientos humanos. “El ladrillo más antiguo del mundo se descubrió en

1952 en unas excavaciones de Jericó, a orillas del río Jordán, gracias a un equipo

internacional de arqueólogos dirigido por Kathleen Kenyon”(W.P. Campbell, 2004, p. 26).

Los primeros ladrillos se caracterizaban por tener una forma similar a un pan y su matriz de

conformación era el barro, estos ladrillos trataban de emular la forma de un rectángulo. Su

principal peculiaridad radicaba en las marcas encontradas en la superficie de los ladrillos,

donde se denotaban símbolos de espinas de pescado y huellas de dedo pulgar.(W.P.

Campbell, 2004).

Actualmente se utilizan ladrillos de distintos materiales, entre ellos se encuentran los

tradicionales, realizados en una matriz de arcilla; ladrillos de concreto, realizados con arena,

grava, agua y cemento; ladrillos de arena y cal, para usarse donde se necesite una resistencia

elevada o cuando puedan estar expuestos a temperaturas por debajo de 0 °C; ladrillos

refractarios, con un alto punto de fusión y ladrillos aislantes de baja densidad entre otros

(Smith, 1976, p. 11).

La arcilla como materia prima en la conformación del ladrillo cocido, puede variar

sus propiedades a partir de la proporción de minerales presentes en la materia. Besoain (1985)

afirma que: “La arcilla no es una substancia única; es una fracción heterogénea constituida

por aluminosilicatos cristalinos o amorfos definidos como minerales propios de la arcilla, y

minerales no arcillosos o acompañantes incluyendo silicatos, óxidos, geles y otros” (p.14)

21

En la actualidad se conocen varios tipos de arcillas cocidas, las cuales son

comprendidas a partir de su uso en la construcción, según Gaylord, Gaylord, & Robinson

(1993) las más utilizadas en construcción son: “los ladrillos comunes (ladrillos de

construcción) y de fachada, las losetas huecas de arcilla, la terracota y los mosaicos de

cerámica” (p. 134). Adicional a lo anterior las unidades de mampostería, pueden ser

caracterizados por las perforaciones que tenga el material, Gaylord (1993) los clasifica como:

“aquellas que cuyas áreas netas transversales en cualquier plano paralelo a la superficie de

apoyo no es menor del 75% del área total se denominan sólidas y las unidades con área neta

menor que el 75% del área total se denominan huecas” (p. 134).

Al presente se conocen varios tipos de ladrillos macizos destinados para construcción,

estos se clasifican según el tipo de arcilla que se utilice para su fabricación. Según Gaylord

(1993) se pueden clasificar en: “SW (arenas bien gradadas, con pocos finos) utilizadas

cuando el ladrillo puede congelarse al permanecerse con agua y cuando se desea un grado

alto de resistencia uniforme a la intemperie. El MW (arcillas con liguera plasticidad) puede

usarse para exposiciones a temperaturas inferiores a la de congelamiento, en las que no es

probable que el ladrillo no resulte permeado” (p. 134). En la Tabla 1 muestra los

requerimientos físicos de cada tipo de ladrillo según la arcilla de fabricación.

22

Tabla 1. Requisitos físicos para los tipos de unidades de mampostería.

Fuente: Gaylord, Gaylord, & Robinson. (1993).

4.1.1. Vidrio

El vidrio es un material de gran dureza, pero contradictoriamente frágil. Es

inorgánico, transparente y amorfo, este material se obtiene a partir de la fusión de la arena

silícea con carbonato de sodio y caliza modelada a elevadas temperaturas para obtener su

apariencia característica. (Ucha, 2011, p. 1). Este material es idóneo para la práctica del

reciclaje y sus usos son variados, empleado en la elaboración de utensilios, envases de

bebidas, espejos, ventanas entro otros usos. Castells, Xavier (2000) define al vidrio como:

“un producto inorgánico, amorfo constituido principalmente por sílice, duro, frágil,

moderadamente transparente, de elevada resistencia a las agresiones químicas y deformable

a alta temperatura” (p.265).

El ministerio de ambiente y desarrollo sostenible (2015) define el vidrio como: “un

material inorgánico duro, frágil, transparente y carente de una estructura cristalina desde el

Promedio

de cinco

pruebas

Individual

Promedio

de cinco

pruebas

Individual

Promedio

de cinco

pruebas

Individual

SW 3000 2500 17 20 0,78 0,80

MW 2500 2200 22 25 0,85 0,90

I 3000 2500

II 2500 2000

Absorción de máxima de

agua despues de horas

de ebullición. ( %)

Coeficiente de

restauración máxima

Ladrillo de

construcción

con arcilla

Ladrillo

Hueco

(Área neta- in2 )

Tipo de

Mampostería Clasificación

Espesor

mínimo de

la cara

exterior. In.

Resistencia mínima a la

compresión . lb/in2

promedio en el área total

(Ladrillo en posición plana)

23

punto de vista cristalográfico, por lo que se le califica como amorfo. Se encuentra en la

naturaleza, aunque también puede ser producido por el ser humano.” (p.1).

En la actualidad, el reciclaje del vidrio es fundamental para el desarrollo sostenible

de una sociedad, reduciendo de una manera efectiva el uso de materias primas y de energía

en la fabricación de este. Una de las formas útiles para reutilizar el vidrio es convertirlo en

polvo, de esta manera las aplicaciones para este recurso son más extensas y se reduce la carga

en rellenos sanitarios significativamente. A continuación, se presentan en la Tabla 2, Tabla

3 y Tabla 4 las propiedades físicas y químicas del polvo de vidrio.

Tabla 2. Propiedades Químicas del polvo de vidrio en diferentes colores.

Composición

química

Vidrio de color ámbar

(%)

Vidrio verde

(%)

Vidrio café

(%)

Vidrio blanco

(%)

SiO2 7066 72,25 72,1 69,82

CaO 9,12 12,35 - 8,76

Na2O 8,32 10,54 - 8,42

Al2O3 6,53 20,54 1,74 1,02

Fe2O3 2,52 - 0,31 0,22

MgO 1,45 1,18 - 3,43

K2O 1,03 1,15 - 0,13

TiO2 0,27 - - -

P2O3 0,07 - - -

MnO2 0,04 - - -

Cr2O3 - - 0,01 -

SO3 - - 0,13 0,2

Na2O + K2O - - 14,11 -

CaO + MgO - - 11,52 -

Fuente: Mohajerani, A.(2017).

A continuación, en la Tabla 3 se muestran las propiedades físicas del polvo de vidrio

determinados a partir de una serie de ensayos.

24

Tabla 3. Propiedades físicas del polvo de vidrio

Densidad aparente 1300 kg/m3

Gravedad

especifica 2,4 - 2,8

2,5 (verde),2,52(café)

Índice de forma 30,5

4,25

Módulo de finura 0,43 - 3,29

Índice de

descamación 84 - 94,7


En la Tabla 4, se evidencia las propiedades mecánicas del polvo de vidrio, las cuales

son suministradas por el proveedor.

Tabla 4. Propiedades mecánicas del polvo de vidrio desecho


4.1.2. Fibra De Acero

La fibra de acero se puede definir como: “una aleación de hierro con pequeñas

cantidades de otros elementos, es decir, hierro combinado con un 1% aproximadamente de

carbono y sumergido en agua fría por lo que adquiere debido el temple gran dureza y

elasticidad. Hay aceros especiales que contienen, además, en pequeñísima proporción,

38,4

24,8 - 27,7

Aprox. 50 - 75

4,25

Crítico = 38

Regular = 50 - 61

Maquina de los ángeles

CBR (%)

Fricción angular

25

cromo, níquel, titanio, volframio o vanadio”(Zapata, 1995), es decir, se establece las fibras

de acero como un fragmento de material residual, que es obtenido a partir de cepillos o

herramientas provenientes de metales, producto de procesos industriales u ornamentales con

características físicas y mecánicas establecidas.

El acero es un material que tiene las siguientes características según Zapata (1995):

“gran resistencia, contrariamente a lo que ocurre con el hierro. Este resiste muy poco a la

deformación plástica, por estar constituida solo con cristales de ferrita, cuando se alea con

carbono, se forman estructuras cristalinas diferentes, que permiten un gran incremento de su

resistencia. Esta cualidad del acero y la abundancia de hierro le colocan en un lugar

preeminente, constituyendo el material básico del siglo XX. Un 92% de todo el acero es

simple acero al carbono; el resto es acero aleado: aleaciones de hierro con carbono y otros

elementos tales como magnesio, níquel, cromo, molibdeno y vanadio” (p.15).

Cabe resaltar que las propiedades principales del acero, son la ductilidad, la

maleabilidad, la resiliencia y la tenacidad, en donde cada uno cumple un papel fundamental

en el desarrollo de lo que se contempla como acero.

La ductilidad según Zapata (1995) es: “la capacidad para absorber sobrecargas. La

cual se mide por el porcentaje de alargamiento que sufre el material antes de romperse. La

línea divisora normal entre ductilidad y fragilidad es el alargamiento, si un material tiene

menos del 5% de alargamiento es frágil, mientras que otro que tenga más es dúctil. Si un

material es dúctil tiene la capacidad de poderse trabajar en frío.” (p.5). Es decir, se establece

la ductilidad como una propiedad del acero, que bajo la acción de una fuerza presenta una

deformación plástica sin presentar fractura, clasificando los materiales a partir de la presencia

o la ausencia parcial de esta propiedad.

26

La maleabilidad según Zapata (1995) se define como: “La propiedad o cualidad de

cualquier material para ser comprimido o aplanado” (p.5). Aclarando que esta propiedad a

diferencia de la ductilidad permite obtener cierta cantidad de láminas de material permitiendo

deformaciones parciales a partir de compresión.

La resiliencia según Zapata (1995) es la: “Capacidad para absorber energía en la zona

elástica, se mide por el módulo de resiliencia que es la energía de deformación que puede

absorber por unidad de volumen el material.” (p.6). Es decir, se establece como otra

propiedad de los materiales que después de una deformación aplicando una fuerza, vuelve a

su estado original sin observar una deformación permanente.

La tenacidad según Zapata (1995) es: “la capacidad para absorber energía en la zona

plástica. El módulo de tenacidad se obtiene integrando el diagrama de esfuerzo-deformación

unitaria hasta la fractura.” (p.6). Es decir, se entiende como la energía de deformación total

capaz de absorber un material antes de llegar a la rotura.

La dureza según Zapata (1995) se establece como la capacidad de “una pieza que

deba resistir el desgaste, la erosión o la deformación plástica” (p.6). Esta propiedad de los

materiales se caracteriza por oponerse a alteraciones físicas como lo son la penetración, la

abrasión y el rayado entre otras.

Por lo anterior es necesario tener en cuenta los elementos de aleación que influyen en

el comportamiento y en la utilización del Acero, por lo que la universidad de Antioquia

determino lo siguiente:

27

Carbón: Es el elemento que tiene más influencia en el comportamiento del acero, al aumentar

el porcentaje de carbono, mejora la resistencia mecánica, la templabilidad y disminuye la

ductilidad.

Azufre: Aumenta la Maquinabilidad, ya que forma inclusiones no metálicas llamadas

sulfuros de magnesio, discontinuidades en la matriz metálica que favorecen la formación de

virutas cortas.

Manganeso: Mejora la resistencia a la tracción de al desgaste, tiene buena influencia en la

forja, la soldadura y la profundidad del temple.

Cobalto: Aumenta la Dureza y asociada con el níquel o al cromo forman aceros de débil

coeficiente de dilatación, cercano al vidrio.

Cromo: Es un gran formador de carburos, aumenta la dureza y la resistencia al desgaste, y

solo reduce la ductilidad. Mejora la resistencia a la alta temperatura y a la formación de

cascarilla en cantidades mayores al 12% se fabrica acero resistente a la alta corrosión

En el presente trabajo se utilizan las fibras de acero como material complementario,

con la finalidad de mejorar la resistencia a la tensión de las probetas realizadas. Cabe resaltar

que el material es proporcionado por la empresa Protexa Ltda, suministrando información de

la composición química como se observa en la Tabla 6.

La Tabla 5 compila la composición química del material utilizado en la consolidación

de las probetas ensayadas.

28

Tabla 5. Propiedades químicas de fibras de acero.

Material

Cantidad

(%)

Carbono 0,1

Manganeso 0,7

Silicio 0,09

Fosforo 0,055

Azufre 0,014

Cromo 0,03

Níquel 0,024

Molibdeno 0,008

Cobre 0,034

Estaño 0,004

Nitrógeno 0,0091

Diámetro (mm) 3,065

Aprox

Resistencia

(MPa) 989

Fuente: Ficha técnica suministrada por Protexa Ltda.

4.1.3. Ceniza Volante

Las principales fuentes de ceniza volante son los hornos de caldera, en donde se

calcinan combustibles sólidos y como resultado se obtienen cenizas suspendidas en gases de

chimenea a causa de la presencia de componentes minerales en el combustible; estos se

colectan por precipitación electrostática o captación mecánica con el fin de disminuir el

material particulado en el aire.

Hasen (1983) plantea que las principales propiedades físicas de la ceniza volante son:

“substancias vítreas de silicato aluminio-ferroso que están parcialmente presentes en la

ceniza, generalmente en forma de partículas esféricas, cuya granulometría va desde un

tamaño infinitesimal hasta 1mm. La ceniza volante tiene cualidades puzolánicas, es decir,

29

que puede reaccionar con el hidróxido de calcio formando un aglomerante similar al que se

produce durante la hidratación del cemento Portland” (p.10)

“El análisis químico de cenizas volantes muestra que las mayores variaciones se

encuentran en el contenido de CaO (oxido de calcio) […]. Puede encontrarse hasta un 45 %

de CaO (oxido de calcio), y tales cenizas presentan ocasionalmente auténticas propiedades

hidráulicas”. (Hasen, 1983)

A continuación, en la Tabla 6, se muestran las principales propiedades químicas de la ceniza

volante.

Tabla 6. Composición química de las cenizas de combustible pulverizado.

Compuesto Porcentaje de material

(%)

SiO2 50% 70%

Al2O3 25% 35%

Fe2O3 3% 10%

CaO 2% 7%

MgO 1% 3%

K2O 1% 5%

Na2O 0,5% 1,5%

Fuente: Hasen (1983). Cenizas volante

La clacificacion de la cenizas Volantes esta dada de acuerdo con la norma

Colombiana NTC 3493: Cenizas Volantes y Puzolanas Naturales, Calcinadas o Crudas como

aditivos minerales en donde se especifican dos clases de cenizas volantes :Cenizas volantes

clase C y cenizas volantes clase F , en donde se tiene en cuenta la clasificacion quimica de

oxidos en donse se tiene como parametro principal el porcentaje de la suma de oxidos de

siulicio, aluminio y hierro.

30

Cenizas Volantes clase f:

Esta se da a partir de la combustion de antracitas o carbones bituminosos , las cuales

estan compuestas por material silicio, aluminoso y ferroso con pequeñas cantidades de Cal

(Inferiores al 15 %) y tiene propiedades puzolanicas .

Cenizas Volantes clase C :

Son todas aquellas que se dan a partir de la combustion de lignitos o carbones sub

bituminosos que contienen mayor cantidad de Cal (15% a 30%) estas poseen propiedades

Pulzolanicas, tienen ciertas propiedades cementales , endureciendose al contacto del agua.

Las propidades de las Cenizas Volantes se basan en la composicion quimica en los

componentes incombustibles del carbon , el grado de pulverizacion y finalmente el proceso

por el cual las cenizas son retiradas.

Las caracteristicas de las cenizas tales como el tamaño de la particula, densidad y

composicion de las particulas de las cenizas volantes , influencian el uso final que se le puede

asiganar, el tamaño de la ceniza varia entre 0,2 y 200 micras de diametro. De acuerdo al

estudio realizado por la Universidad Francisco Jose de Caldas se determino que la cantidad

de Ceniza volante menor a 45 micras , aumenta su efecto sobre la resistencia de su uso como

material de aleacion.

4.1.4. Características de la mampostería:

La mampostería como material de construcción, ha sido tradicionalmente utilizado como

material primario en la consolidación de muros y limites perimetrales de obras de

infraestructura, además de sus aplicaciones en la línea estructural, utilizados con refuerzos

31

en fachadas y de forma refractaria en la consolidación de chimeneas. Cabe resaltar que la

mampostería no solo abarca lo que se denomina hoy en día el ladrillo de arcilla, si no también

contempla distintos compuestos como piedra o adobe que son utilizados con la misma

finalidad, estableciendo como única diferencia las propiedades físicas y mecánicas del

material utilizado. Los elementos de mampostería, en la actualidad se siguen empleando en

construcción, compitiendo contra materiales como el acero, la madera y el hormigón. La

mampostería como material utilizado en construcción, se subdivide a partir de su compuesto

matriz y se clasifican en:

Mampostería en Hormigón

Mampostería de arcilla

4.1.4.1. Mampostería en Hormigón

La mampostería en hormigón, como su nombre lo establece, son mampuestos

realizados con hormigón, estos pueden ser macizos, es decir ladrillos de hormigón y huecos,

es decir, bloques a base de hormigón. Estos elementos de mampostería “se fabrican en tres

clases en función de su densidad: elementos ligeros, elementos de peso medio y elementos

de peso normal” (Mamlouk & Zaniewski, 2009, p321).

Es de suma importancia establecer que para cada clase de ladrillo fabricado se utiliza

cemento portland, áridos, agua y aditivos, con la diferencia que, para la fabricación de

elementos ligeros, los áridos utilizados son elementos como poco peso y alta porosidad como

lo es la piedra pómez, escorias, cenizas y arcillas expandidas entre otros. (Mamlouk &

Zaniewski, 2009, p322).

32

4.1.4.2. Mampostería en arcilla

Ladrillos macizos: Esta clase de mampostería se caracteriza por ser bloques

rectangulares de pequeño tamaño fabricados con arcilla cocida sin ninguna perforación

horizontal. Este tipo de ladrillo se consolida a partir de la molienda o triturado de la arcilla,

mezclada con agua, para dotarla de una consistencia plástica. “Esa arcilla plástica se moldea,

se textura y se seca y, finalmente, se cuece”. (Mamlouk & Zaniewski, 2009, p326).

Cabe resaltar que estos ladrillos son los más utilizados, ya que “se emplean para

diferentes propósitos, incluyendo construcción de edificios, el revestimiento y acabado y la

construcción de suelos y pavimentos.” (Mamlouk & Zaniewski, 2009, p326).

Características y propiedades de los mampuestos

Absorción: La absorción se establece como una de las propiedades más importantes en los

ladrillos de arcilla, ya que determina la durabilidad de estos. “Los ladrillos altamente

absorbentes pueden provocar que aparezcan eflorescencias u otros problemas en las

construcciones de mampostería.” (Mamlouk & Zaniewski, 2009, p326). Cabe resaltar que de

acuerdo a la NTC 4017, la absorción por inmersión durante 24 horas, la absorción por

ebullición durante cinco horas y el coeficiente de saturación se calculan de la siguiente

manera:

𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛 𝑝𝑜𝑟 𝑖𝑛𝑚𝑒𝑟𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑢𝑟𝑎𝑛𝑡𝑒 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 (%) = (𝑊𝑠24 − 𝑊𝑑)

𝑊𝑑 𝑥 100

𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑏𝑢𝑙𝑙𝑖𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑢𝑟𝑎𝑛𝑡𝑒 5 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 (%) = (𝑊𝑏5 − 𝑊𝑑)

𝑊𝑑 𝑥100

𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = (𝑊𝑠24 − 𝑊𝑑)

(𝑊𝑏5 − 𝑊𝑑) 𝑥100

33

Donde:

Wd = Peso seco de la probeta

Ws24 = Peso saturado después de 24 horas de inmersión en agua fría y

Wb5= Peso saturado después de cinco horas de inmersión en agua en ebullición

Resistencia a la compresión: La resistencia a la compresión es una propiedad mecánica de

gran relevancia en el análisis de la mampostería de arcilla, ya que controla la capacidad de

soporte de cargas y su durabilidad. Esta propiedad está directamente relacionada con

composición de la arcilla, del método de fabricación del ladrillo y por último del grado de

cocción. Cabe resaltar que la resistencia a la compresión hace referencia al esfuerzo máximo

que puede soportar un material bajo una carga de aplastamiento. La resistencia a la

compresión de un material que falla debido a la rotura de una fractura se puede definir, en

limites ajustados, como una propiedad independiente. Esta resistencia se calcula a partir de

la NTC 4017 para cada espécimen de la siguiente manera:

𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑎 𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛, 𝐶 =𝑊

𝐴

Donde:

C= resistencia del espécimen a la compresión, en MPa

W= carga máxima de rotura, en N, indicada por la máquina de ensayo

A= Promedio de las áreas brutas de las superficies superior e inferior del espécimen en mm2

Módulo de rotura y carga de rotura a flexión: Este parámetro es muy importante, ya

que establece la medida del esfuerzo en la fibra más extrema que de desarrolla al someter un

material a flexión. Se mide mediante la aplicación de cargas en la cara superior del

34

espécimen, mediante una placa de apoyo de acero de 6,0 mm de espesor, 38 mm de ancho,

siendo la longitud de la placa igual al ancho del espécimen según la NTC 4017. Este ensayo

a partir de la NTC 4017 se calcula de la siguiente manera:

𝑀𝑅 = 3𝑊(𝐿2 − 𝑥)

𝑏𝑑2

Donde:

MR= Modulo de rotura de la muestra en el plano de falla, en MPa.

W= carga máxima indicada por la máquina de ensayo, en N.

L= distancia entre soportes (medida de centro a centro), en mm.

b = ancho neto (distancia de la cara a cara descontando el ancho de vacíos) de la muestra en

el plano de falla, en mm.

d = profundidad, (distancia desde la cara superior hasta el plano de apoyo) de la muestra en


x = distancia promedio del plano de falla al centro de la pieza, medida en la dirección de la

línea central de la superficie sometida a tensión, en mm.

4.2. Glosario

Mampuesto: Se denomina mampuesto a todos los elementos utilizados para la

construcción de paredes a base de diferentes materiales tales como pómez, arcilla

cocida, piedra y montero. (Escuela Politécnica Nacional).

Mampostería: Es definido por la comisión asesora permanente para el régimen de

construcciones sismos resistentes como, la construcción con base en piezas de

35

mampostería unidas por medio de mortero, reforzada de manera principal con

elementos de concreto reforzado. (Ministerio de Ambiente Vivienda y Desarrollo

Territorial, 2010)

Acero: Material compuesto por una aleación de hierro y carbono, al cual se le

adicionan varios elementos de aleación tales como boro, azufre, cromo, cobalto, los

cuales confieren propiedades mecánicas específicas que incrementan o reducen de

acuerdo al porcentaje adicionado, las propiedades del acero como lo es su resistencia,

dureza, ductilidad entre otros de acuerdo al uso asignado en la industria. (Universidad

Nacional de Antioquia, 1992)

Resistencia: Es definida como la respuesta de un respectivo material a los estados de

tensión y deformación a la que el material va a estar sometido por efecto de los

diferentes estados de carga asignada durante su vida útil (Ruiz, 2015, pág. 65).

Vidrio: Es definida por el estudio realizado en la Universidad de Alcalá (Madrid)

como “iMaterial cerámico no cristalino, procedente de la fusión de materiales

Inorgánicos y enfriamiento rápido a una condición rígida (estructura amorfa e

isótropa) el cual se obtiene a partir de la Sílice. (Badiola, 2008)

Ceniza volante: Cenizas provenientes de la combustión de carbón pulverizado en

donde sus propiedades varían ampliamente de acuerdo al tipo de carbón utilizado, el

residuo de ceniza, el grado de pulverización y el tipo de colectores empleados.

(Mauricio Ossa, 2013)

36

4.3. Marco Normativo

Dentro del marco legal se encuentran la siguiente norma que debe de cumplir la

variable a estudiar. En la Tabla 7 se encuentra la normativa aplicada.

Tabla 7. Marco Legal de la investigación.

Normativa Título Aplicación en el proyecto

NTC 296

Dimensiones modulares de

unidades de mampostería de

arcilla cocida. Ladrillos y

bloques cerámicos.

Establecer las dimensiones

exteriores de las unidades de

mampostería de arcilla cocida

eligiendo libremente las medidas

de fabricación de sus productos,

como modulares o no modulares.

NTC 4017 Métodos para muestreo y

ensayos de unidades de

mampostería y otros

productos de arcilla.

Señalar los procedimientos de

muestreo y ensayo de unidades

de mampostería de arcilla y

bloques de arcilla; estos ensayos

incluyen módulo de rotura,

resistencia a la compresión,

absorción de agua y coeficiente

de saturación.

NTC 4205-1 Unidades de mampostería de


bloques cerámicos. Parte 1:

mampostería estructural.

Establecer los requisitos que

deberán cumplir los ladrillos de

arcilla cocida, utilizados como

37

unidades de mampostería

estructural.




mampostería no estructural.




unidades de mampostería no

estructural para muros interiores

divisorios y cortafuegos, o para

exteriores que tengan un acabado

de protección con revoque o

pañete.




mampostería de fachada.




unidades de mampostería para

fachadas. Las unidades para

fachadas pueden ser fabricadas

para usos en muros interiores, es

decir mampostería no estructural.

INVE-122-13 Determinación en el

laboratorio del contenido de

agua (humedad) de muestras

Determinar la humedad del suelo

utilizado para realizar las

muestras patrón.

38

de suelo, roca y mezclas de

suelo-agregado,

INVE-123-13 Determinación de los tamaños

de las partículas de los suelos

Determinar el tamaño de las

partículas del suelo utilizado para

realizar las muestras patrón.

INVE-125-13 Determinación del límite

liquido de los suelos

Determinar el límite liquido del

suelo utilizado para realizar las

muestras patrón.

INVE-126-13 Limite plástico e índice de

plasticidad de los suelos

Determinar el límite plástico e

índice de plasticidad del suelo

utilizado para realizar el

mampuesto.

INVE-128-13 Determinación de la gravedad

especifica de las partículas

sólidas de los suelos y de la

llenante mineral, empleando

un picnómetro con agua.

Determinar la gravedad

especifica del suelo utilizado

para realizar el mampuesto.

NSR-10 Reglamento colombiano de

construcción sismo resistente.

Titulo D

El titulo D establece los

requisitos mínimos de diseño y

construcción para las estructuras

de mampostería y sus elementos.

39

Estas estructuras tienen un nivel

de seguridad comparable

NSR-10 Reglamento colombiano de

construcción sismo resistente.

Titulo E

El titulo E establece los

requisitos para la construcción

sismo resistente de vivencias de

uno y dos pisos de mampostería

confinada.

Fuente: Autores

40

5. Metodología

La investigación expuesta en este documento se realizó en distintas fases con el fin

de simplificar la información obtenida y facilitar la elaboración del documento. En la primera

fase se realizó una recopilación de información teórica y técnica, los cuales permitieron

delimitar la investigación y establecer tres tipos de material que desde un aspecto teórico

podrían mejorar el comportamiento físico y mecánico de un mampuesto de arcilla. Los

materiales que se escogieron son respectivamente polvo de vidrio, ceniza volante y fibra de

acero, se tomó como criterio principal de estos materiales la temperatura de fusión, el cual es

la característica base en el desarrollo de un mampuesto en arcilla.

En la segunda fase de la investigación, se realizaron ensayos de laboratorio para

caracterizar los materiales que se utilizaron en el desarrollo de los mampuestos, en primer

lugar, para la arcilla se realizaron los ensayos de limite líquido, limite plástico, peso

específico y granulometría con el fin de establecer con mayor detalle las propiedades del

material arcilloso utilizado como matriz en el desarrollo de los mampuestos. Para la ceniza

volante, polvo de vidrio y fibra de acero se realizaron pruebas de peso específico y

granulometría.

En la tercera fase de la investigación, se fabricaron 75 ladrillos macizos de arcilla por

cada material a analizar, con dimensiones de 24,5cm x 12cm x 5cm, siendo estas medidas

establecidas por parte de la ladrillera en donde se realiza la consolidación del mampuesto ya

que la máquina de moldeado de ladrillos macizos utiliza estas medidas de forma

predeterminada. Cabe resaltar que se plantean 4 dosificaciones distintas por cada material,

realizando 15 muestras por cada dosificación, con el propósito de disponer de un minino de

5 muestras para los ensayos de flexión, compresión y absorción. En esta fase, se establece un

41

porcentaje óptimo para cada material a partir de los datos obtenidos en los ensayos, con la

finalidad de realizar una mezcla que permita vincular los 3 materiales en la matriz de arcilla,

sin disminuir las propiedades físicas y mecánicas que presenta la muestra patrón. La Tabla

8,Tabla 9 y Tabla 10 establecen las dosificaciones propuestas para cada material.

Cabe resaltar que los porcentajes iniciales, se establecen a partir de recopilación de

información secundaria, partiendo de investigaciones que vinculan los materiales utilizados

en esta investigación; por lo cual se decide reemplazar como máximo el 26% en masa del

ladrillo macizo.

Tabla 8. Proporciones en peso del mampuesto con polvo de vidrio

. Fuente: Autores.

Tabla 9.Proporciones en peso del mampuesto con ceniza volante en peso

Fuente: Autores

Tabla 10.Proporciones en peso del mampuesto con fibras de acero en peso

Fuente: Autores

Id Arcilla Polvo de Vidrio

1 75% 25%

2 80% 20%

3 85% 15%

4 90% 10%

Mampuesto con polvo de Vidrio

Id Arcilla Ceniza Volante

1 97,0% 3,00%

2 94,5% 5,50%

3 93,0% 7,00%

4 92,0% 8,00%

Mampuesto con ceniza volante

Id Arcilla Virutas de Acero

1 99,50% 0,50%

2 99,30% 0,70%

3 99,00% 1,00%

4 98,70% 1,30%

Mampuesto con virutas de acero

42

Por último, se realizaron 4 dosificaciones diferentes a partir del porcentaje óptimo

encontrado para cada material y se realizaron un total de 60 mampuestos, 15 por cada

dosificación, los cuales fueron sometidos a ensayos de flexión, compresión y absorción.

5.1. Caracterización de materiales

5.1.1. Arcilla

La arcilla utilizada en la elaboración de los mampuestos fue extraída en la ciudad de

Bogotá, en el barrio el Mochuelo Alto suministrada por la empresa denominada

LADRILLERA OCHOA S.A., este sector se encuentra ubicado según el decreto 523 de 2010

( el cual adopta la Microzonificación Sísmica de la ciudad de Bogotá D.C.), en un depósito

de suelo de ladera con sectores de piedemonte C, descrito como un suelo de mediana

capacidad portante, susceptible a problemas de estabilidad de taludes compuesto por gravas

areno arcillosas compactas. Una muestra de material extraído se evidencia en la Figura 1.

Figura 1. Arcilla utilizada en la elaboración de los mampuestos

Fuente: Autores

43

Para este material, se realizaron las pruebas de contenido humedad, limite líquido,

limite plástico e índice de plasticidad y determinación de los tamaños de las partículas de

suelos.

Al realizar la granulometría de este material, se logró obtener los diámetros

correspondientes al 10%, 30% y 60% del material a partir de la curva obtenida después del

ensayo, con el fin de estimar los coeficientes de uniformidad y el coeficiente de curvatura los

cuales permiten establecer las condiciones del suelo. La Tabla 11 compila los datos obtenidos

a partir de la granulometría del material analizado.

Tabla 11. Datos de granulometría para suelo utilizados en la elaboración de mampuestos

Datos granulometría

D10 (mm) 0,1055 Cu 4,349

D30 (mm) 0,2732 Cc 1,542

D60 (mm) 0,4588

Fuente: Autores

Coeficiente de uniformidad (Cu): es utilizado para medir el tamaño de las partículas de un

suelo.

Coeficiente de concavidad (Cc): Perite determina la clasificación del suelo según el Sistema

Unificado de Clasificación de Suelos S.U.C.S.

Teniendo en cuenta los datos obtenidos, se puede establecer a partir del Sistema

Unificado de Clasificación de Suelos (S.U.C.S) que la arcilla a partir de su gradación es

equivalente a un suelo bien gradado, ya que el valor del coeficiente de gradación es mayor a

4 estableciendo que se tiene una buena uniformidad en la distribución de tamaños en el

material analizado; con respecto al coeficiente de curvatura, se tiene un valor de 2,073

estableciendo que está dentro de un rango entre 1 y 3 indicando que hay una buena

44

correlación con respecto a la distribución de tamaños intermedios. La Figura 2 muestra la

curva granulométrica del material.

Figura 2.Granulometría de la arcilla.

Fuente: Autores

Con respecto a los ensayos de humedad, Limite líquido, Limite plástico e índice de

plasticidad, se compilan los resultados en la Tabla 12.

Tabla 12. Propiedades de la arcilla.

Resultados

Humedad promedio. (%) 16

Limite Liquido (%) 29

Limite plástico (%) 16

Índice de plasticidad 13 Fuente: Autores

A partir de los datos obtenidos, se realiza la clasificación del material a partir del

Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (S.U.C.S) encontrando que el material

analizado, al tener un índice de plasticidad mayor a 7 y al establecer un límite liquido menor

a 50 se clasifica como una arcilla inorgánica de plasticidad media baja (CL) con presencia de

arcillas con grava, arcillas arenosas, arcillas limosas o arcillas magras. Para establecer mejor

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0,010,1110

% P

asa

Diametro de la particula (mm)

45

la clasificación del material, se realizó el grafico de plasticidad para la clasificación de suelos

del S.U.C.S. La Figura 3 presenta la carta de plasticidad para la clasificación de suelos del

S.U.C.S.

Figura 3. Carta de plasticidad según S.U.C.S.

Fuente: Autores

El compilado completo de cálculos y resultados obtenidos en la caracterización de

este material se evidencian en el ANEXO A.

5.1.2. Polvo de vidrio

Este material fue suministrado por la empresa Asequímicos, la cual se encarga de

reutilizar desechos de vidrio para darle una nueva vida útil ya sea como vidrio triturado o

fibras de vidrio. Este material también es utilizado como lecho filtrante, siendo un material

con más dinámica filtrante que la arena, ya que el tamaño de partícula es mucho menor y

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Ind

ice

de

pla

stic

idad

(%

)

Limite Liquido (%)

Clasificación S.U.C.S.

linea u

Linea A

Suelo

Arcillas de baja

plasticidad.( CL )

Limos de baja plasticidad.

( ML )

Arcillas de alta

plasticidad.( CH )

Limos de alta plasticidad.

( MH )

M

46

permite la retención de mayor carga orgánica. La Figura 4 presenta una muestra del material

utilizado en la investigación.

Figura 4.Polvo de Vidrio Fuente: Autores.

A continuación, se presentan las especificaciones técnicas del material compiladas en

la Tabla 13, cabe resaltar que las características físicas del polvo de vidrio fueron

proporcionadas por la empresa Asequímicos. La Tabla 13 presenta las características físicas

del polvo de vidrio

Tabla 13. Propiedades físicas del polvo de vidrio

Compilado de datos

Gravedad especifica

(g/cm3) 2,4

Densidad (g/cm3) 1,2

Tamaño Efectivo (mm) 0,2 - 1,1

Coeficiente de

Uniformidad 1,40 - 1,75

Esfericidad Estimada 0,42

Porosidad (%) 48%

Forma

Angular - Sub-

Angular Fuente: Autores

47

Cabe resaltar que para este material solo se realizó la prueba de gravedad específica,

la ficha técnica y los cálculos correspondientes a gravedad especifica se encuentran

compilados en el ANEXO B.

5.1.3. Ceniza Volante.

La ceniza utilizada en la investigación fue suministrada por la planta eléctrica

TERMOPAIPA, la cual es una empresa de servicios públicos mixta que se encarga de generar

energía eléctrica a base de vapor, cuya producción solo utiliza como insumo carbón. Una

muestra proveniente del proceso de generación de energía utilizado en esta investigación se

puede observar en la Figura 5

Figura 5. Ceniza Volante.

Fuente: Autores

Cabe resaltar que algunas de las propiedades físicas de la ceniza volante, fueron

suministradas por la empresa de servicios públicos TERMOPAIPA y están compiladas en la

Tabla 14.

48

Tabla 14. Características físicas de la ceniza volante

Características físicas

Parámetro Resultado

Humedad (%) 0

Ret Malla 325 (%) 18,96

SiO2 (%) 48,67

Al2O3 (%) 25,62

80,49 Fe2O3 (%) 5,2


Na2O (%) 0,4

SO3 (%) 1

Fuente: Ficha de caracterización, TERMOPAIPA

Se realizó la granulometría de la ceniza volante, en donde se determinó el diámetro

máximo nominal, el cual es de 0.075mm (Tamiz N° 200), adicional a lo anterior al realizar

la granulometría de este material, se logró obtener los diámetros correspondientes al 10%,

30% y 60% del material a partir de la curva granulométrica con el fin de estimar los

coeficientes de uniformidad y el coeficiente de curvatura los cuales permiten establecer las

condiciones granulométricas del suelo. La Tabla 15 compila los datos obtenidos a partir de

la granulometría del material analizado.

Tabla 15. Datos de granulometría para la ceniza volante

Granulometría Ceniza volante

Tamiz W

recipiente

W

total

W.

Retenido

W.

Corregido Retenido

Retenido

Acumulado Pasa

N in (mm) (g) (g) (g) (g) % % %

20 0,03 0,85 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 100,0

40 0,02 0,43 64,0 65,0 1,0 2,2 0,4 0,4 99,6

60 0,01 0,25 80,0 94,4 14,4 15,5 3,1 3,5 96,5

80 0,01 0,18 56,0 56,8 0,8 2,0 0,4 3,9 96,1

100 0,01 0,15 79,0 87,6 8,6 9,7 1,9 5,9 94,1

200 0,00 0,08 120,0 439,3 319,3 320,4 64,1 70,0 30,0

Fondo 85,0 235,2 150,2 150,2 30,0 100,0 0,0

Suma 494,4 500,0 100,0 Fuente: Autores

49

Teniendo en cuenta la Tabla 15 se evidencia que es un material el cual se caracteriza

por contener partículas muy finas, siendo este un residuo de una termoeléctrica el material

tiene una distribución uniforme y al estar en contacto en el aire tiende a esparcirse con

facilidad. La Figura 6 muestra la curva obtenida en el ensayo.

Figura 6, Granulometría de la Ceniza Volante

Fuente: Autores.

Los datos suministrados por TERMOPAIPA, los cálculos correspondientes a

gravedad específica y granulometría se encuentran compilados en el ANEXO C.

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0,010,1110

Pas

a (%

)


50

5.1.4. Fibra de Acero

La Fibra de acero se extrajo como material desecho de una empresa encargada de

realizar arreglos a perfiles de acero, esta empresa se encuentra ubicada en la ciudad de

Bogotá. Cabe resaltar que este material al ser un residuo ornamental de corte de acero, la

forma de las partículas es de tipo angular y alargada. La Figura 7 presenta una muestra del

material utilizado.

Figura 7. Fibra de acero.

Fuente: Autores

Se determinó que el material utilizado tiene un diámetro nominal que varía entre 0,5

mm- 1,6 mm por lo que se puede caracterizar como un aglomerado grueso. La Tabla 16

evidencia los resultados obtenidos en la caracterización física de la fibra de acero, en donde

se desarrollaron pruebas de absorción y densidad con el fin de caracterizar este material, el

compilado de datos y cálculos se encuentran en el ANEXO D.

51

Tabla 16. Características de la fibra de acero

Caracterización de la fibra de acero

Rango de

Diámetro (mm) 0,5 - 1,6

Parámetro

Fibra gruesa

(G)

Forma Ondulada

Densidad D g/ cm3 5,3

Absorción 0,7 Fuente: Autores.

5.2. Proceso de Fabricación

Se fabricaron 75 ladrillos macizos de arcilla por cada material a analizar, con

dimensiones de 24,5 cm x 12cm x 5cm, siendo estas medidas establecidas por parte

de la ladrillera en donde se realiza la consolidación del mampuesto ya que la máquina

de moldeado de ladrillos macizos utiliza estas dimensiones de forma predeterminada.

Como primera medida se inicia con la respectiva mezcla para cada tipo de muestra,

de tal manera que la mezcla se deja 24 horas eliminando la cantidad de agua en

exceso. La Figura 8 muestra la mezcla homogénea de materiales.

Figura 8. Mezcla homogeneizada de materiales

Fuente: Autores.

52

Luego se realizó el moldeado de los ladrillos utilizando la prensa hidráulica de la

empresa OCHOA LTDA, la cual tiene una presión de prensado de 2500 Psi y tiene

una capacidad de moldeado de 4 probetas por minuto. La Figura 9 muestra los

ladrillos consolidados después del proceso de prensado.

Figura 9. Producto de ladrillos después del prensado

Fuente: Autores

Cabe resaltar que se plantean 4 dosificaciones distintas por cada material,

realizando 15 muestras por cada dosificación, con el propósito de disponer de un

minino de 5 muestras para los ensayos de flexión, compresión y absorción. En esta

fase, se establece un porcentaje óptimo para cada material a partir de los datos

obtenidos en los ensayos, con la finalidad de realizar una mezcla que permita

vincular los 3 materiales en la matriz de arcilla, sin disminuir las propiedades físicas

y mecánicas que presenta la muestra patrón.

Por último, los ladrillos prensados se llevan a cocción en un horno de carbón

donde la temperatura se eleva a 1000°c, finalizando con el almacenaje que tarda 24

53

horas para obtener su punto máximo de solidez y luego poder realizar las pruebas

necesarias. La Figura 10 muestra los mampuestos terminados.

Figura 10. Ladrillos terminados

Fuente: Autores

El registro fotográfico correspondiente a todo el proceso realizado en la investigación se

encuentra compilado en el ANEXO K

5.3. Pruebas a los mampuestos

5.3.1. Compresión

Esta prueba se realizó para obtener la resistencia a compresión que tiene un

mampuesto macizo consolidado con distintos aditamentos. Cabe resaltar que a partir de la

Norma Técnica Colombiana 4017 (Métodos para muestreo y ensayos de unidades de

mampostería y otros productos de arcilla), las muestras que son objeto de ensayo deben tener

la mitad de su tamaño, en donde la obtención de las muestras por cualquier método de corte,

no le produzca fisuras o fallas permitiendo obtener caras planas y paralelas. Esta prueba debe

54

realizarse garantizando que la carga sobre el material sea uniforme como se muestra en la

Figura 11. muestra el esquema del montaje para el ensayo de resistencia a la compresión.

Figura 11.Prueba de compresión en mampuestos

Fuente: Autores

Cabe resaltar que este ensayo a partir de la NTC 4017 se calcula de la siguiente manera:

𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑎 𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛, 𝐶 =𝑊

𝐴

Donde:

C= resistencia del espécimen a la compresión, en MPa

W= carga máxima de rotura, en N, indicada por la máquina de ensayo

A= Promedio de las áreas brutas de las superficies superior e inferior del espécimen en

mm2

55

5.3.2. Módulo de rotura:

Esta prueba se realiza con el fin de obtener el módulo de rotura del mampuesto,

estableciendo la medida del esfuerzo en la fibra más extrema que se desarrolla al someter el

mampuesto probeta a flexión, cabe resaltar, que para poder realizar las pruebas necesarias,

se tuvieron en cuenta ciertos criterios previos mencionados en la Norma Técnica Colombiana

4017 con respecto al ensayo de laboratorio, ya que se hizo necesaria la fabricación de una

platina metálica como base de ensayo para el mampuesto, con dimensiones aproximadas al

ladrillo macizo evaluado como se muestra en la Figura 12. Adicional a lo anterior, la platina

en sus partes laterales está compuesta por dos cilindros que generaran una reacción a partir

de la carga aplicada por la prensa universal.

Figura 12. Prueba de flexión en los mampuestos.

Fuente: Norma Técnica Colombiana 4017

56

Por último, se realiza el ensayo a cada espécimen a partir de la carga máxima alcanzada y

se calcula el módulo de rotura a partir de la NTC 4017 de la siguiente manera:

𝑀𝑅 = 3𝑊(𝐿2 − 𝑥)

𝑏𝑑2

Donde:

MR= Modulo de rotura de la muestra en el plano de falla, en MPa.

W= carga máxima indicada por la máquina de ensayo, en N.

L= distancia entre soportes (medida de centro a centro), en mm.

b = ancho neto (distancia de la cara a cara descontando el ancho de vacíos) de la muestra en


d = profundidad, (distancia desde la cara superior hasta el plano de apoyo) de la muestra en


x = distancia promedio del plano de falla al centro de la pieza, medida en la dirección de la

línea central de la superficie sometida a tensión, en mm.

La Figura 13 muestra la distancia x del plano de falla al centro de la pieza para el cálculo de

módulo de rotura.

57

Figura 13. Distancia del plano de falla al centro del mampuesto

Fuente: Norma Técnica Colombiana 4017

5.3.3. Absorción

Esta prueba fue realizada para determinar la cantidad de vacíos que contiene el

material después de sumergir los especímenes secos 24 horas y 5 horas por ebullición; a

partir de la Norma Técnica Colombiana 4017 para en el ensayo de inmersión durante 24

horas, las probetas utilizadas estaban en condiciones secas y frías al momento de realizar la

inmersión en agua limpia durante 24 horas, posteriormente la probeta al llegar al estado de

saturación, se seca superficialmente y se realiza el pesaje como se observa en la Figura 14.

58

Figura 14. Prueba de absorción de los mampuestos.

Fuente: Autores

Para la prueba de absorción por ebullición a 5 horas, los especímenes estaban a las

mimas condiciones que las probetas utilizadas para el ensayo de inmersión por 24 horas, la

diferencia radica en que la inmersión se realiza en un tanque metálico con apoyos inferiores

para las probetas, con la finalidad de que el agua circule por todas las caras del mampuesto,

evitando que se apoye la probeta directamente sobre el tanque, asegurando que el agua en el

tanque este en estado de ebullición y en circulación continua según lo dictamina la Norma

Técnica Colombiana 4017. Con las masas secas y saturadas de las probetas se realiza el

cálculo de absorción para cada ensayo utilizando las fórmulas descritas a continuación según

la NTC 4017:

59

𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛 𝑝𝑜𝑟 𝑖𝑛𝑚𝑒𝑟𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑢𝑟𝑎𝑛𝑡𝑒 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 (%) = (𝑊𝑠24 − 𝑊𝑑)

𝑊𝑑 𝑥 100

𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑏𝑢𝑙𝑙𝑖𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑢𝑟𝑎𝑛𝑡𝑒 5 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 (%) = (𝑊𝑏5 − 𝑊𝑑)

𝑊𝑑 𝑥100

𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = (𝑊𝑠24 − 𝑊𝑑)

(𝑊𝑏5 − 𝑊𝑑) 𝑥100

Donde:

Wd = Peso seco de la probeta

Ws24 = Peso saturado después de 24 horas de inmersión en agua fría y

Wb5= Peso saturado después de cinco horas de inmersión en agua en ebullición

60

6. Resultados y Análisis De Resultados

Cumpliendo con los objetivos planteados para esta investigación, se determinaron

parámetros como la resistencia a la compresión, módulo de rotura, porcentaje de absorción,

coeficiente de saturación y por último la incidencia de los agregados en el comportamiento

físico-mecánico de los mampuestos realizados en una matriz de arcilla. A los resultados

obtenidos de los parámetros mencionados anteriormente, se les realiza su respectivo análisis

e interpretación consignándolo en este capítulo.

6.1. Ensayo de resistencia a la compresión.

Se encontraron los valores de resistencia a la compresión a cada una de las 5 probetas

realizadas y se establece un promedio aritmético en cada dosificación para cada material.

Cabe mencionar que las dimensiones presentadas en la Figura 15, son las dimensiones

que se compilan para cálculos de área o profundidad en tablas posteriores.

Figura 15. Dimensiones de los mampuestos

Fuente: Autores

Donde:

L= Longitud del mampuesto = 24,5cm

b = Base del mampuesto= 12cm.

61

d= Altura del mampuesto = 5,5cm.

6.1.1. Muestra Patrón.

Para establecer un punto de comparación, se determina como primera instancia los

valores de resistencia a la compresión de las muestras patrón (caracterizadas por estar

consolidadas en una matriz de arcilla sin ninguna adición) siendo estas probetas un referente

teórico para esta investigación. La Tabla 17 registra los resultados obtenidos en la prueba de

resistencia a la compresión de las muestras patrón.

Tabla 17. Resistencia de la muestra patrón.

Muestra Patrón

Id W (KN) L (mm) b (mm) A (mm2) f`cu (MPa)

1 104,05 124,65 119,89 14944,29 6,96

2 105,53 124,45 120,02 14936,49 7,07

3 105,55 125,00 119,78 14972,50 7,05

4 111,63 124,30 119,92 14906,06 7,49

5 92,60 124,90 119,96 14983,00 6,18

Ponderado 103,87 124,66 119,91 14948,47 7,14

Cabe mencionar que los datos resaltados hacen referencia a datos atípicos obtenidos en la prueba

de resistencia a la compresión; estos datos no se tienen en cuenta en la media para el análisis.

Fuente: Autores.

6.1.2. Muestras con adición de ceniza volante

De acuerdo con los resultados obtenidos en el ensayo de resistencia a compresión,

para el caso de la ceniza volante, al aumentar el porcentaje de adición de ceniza en la

consolidación de las probetas disminuye la resistencia a la compresión de forma directa. Por

ejemplo, para el porcentaje de reemplazo de 7% (en peso) de ceniza volante, la resistencia se

reduce a 53.4% con respecto de la muestra patrón, es decir, desarrolla un valor de resistencia

62

aproximado de la resistencia de la mezcla con la adición de ceniza volante con respecto a la

muestra patrón. La Tabla 18, consigna los valores de resistencia a la compresión obtenidos

para cada muestra, el valor promedio para cada dosificación y el desarrollo de la resistencia

a la compresión con respecto a la muestra patrón en términos porcentuales.

Tabla 18. Resistencia a la compresión de las muestras.

Resultados compresión ceniza volante

Reemplazo

ceniza

volante

(%)

Muestra 1

(MPa)

Muestra 2

MPa)

Muestra 3

(MPa)

Muestra 4

(MPa)

Muestra 5

(MPa)

Promedio

(MPa)

Desarrollo

de

resistencia

(%)

0,0 6,96 7,07 7,05 7,49 6,18 7,14 _

3,0 5,05 5,22 6,04 5,36 6,27 5,59 78,25

5,5 3,90 3,61 3,98 3,57 4,02 3,81 53,41

7,0 3,31 4,01 3,87 3,68 3,71 3,81 53,42

8,0 2,46 1,37 2,14 1,71 1,39 2,10 29,45 Fuente: Autores


de resistencia a la compresión para la ceniza volante; estos datos no se tienen en cuenta en la

media para el análisis.

Los valores de resistencia a la compresión de las probetas que incorporan ceniza

encontrados anteriormente resaltan una disminución marcada de la resistencia a la

compresión conforme se agrega ceniza. Este comportamiento puede radicar principalmente

en la temperatura de fusión del material, ya que la ceniza volante como material residuo de

una termo eléctrica (siendo esta una fracción no quemada de carbón que sale del proceso)

necesita una temperatura de fusión mayor a 1000º C para generar un cambio significativo en

su estructura y resistencia. Cabe resaltar que la temperatura de cocción del ladrillo en el

proceso de fabricación es de 1000ºC. Ayesta (1990) afirma: “la refractariedad media, tomada

como temperatura de reblandecimiento, es de 1295º C para este material” (ceniza volante).

63

Siendo la temperatura media de cocción de los ladrillos, una propiedad que se debe tener en

cuenta en la conformación del mampuesto cuando se incorpore ceniza volante.

La Figura 16 describe el comportamiento de la resistencia a la compresión con

respecto al porcentaje adición de ceniza volante, en donde se puede evidenciar la disminución

de la resistencia con respecto al aumento del porcentaje de adición de ceniza volante en la

mezcla, también se observa la varianza de los datos a partir de los resultados obtenidos en

los ensayos a compresión para este material.

Figura 16. Resistencia a la compresión de la muestra con contenido de ceniza volante.

Fuente: Autores

Posteriormente con los datos obtenidos en el ensayo para cada dosificación, se

calculó la desviación estándar, la media y el coeficiente de variación con el fin de establecer

la variabilidad de los datos obtenidos experimentalmente. La Tabla 19 consigna los valores

de media, desviación estándar y coeficiente de variación.

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

0,0 2,0 4,0 6,0 8,0

f'cu

(Mp

a)

Adición ceniza volante (%)

64

Tabla 19. Cuantificación de la variación de la resistencia a la compresión para las muestras con contenido de ceniza

volante

Reemplazo

ceniza

volante (%)

Media

(MPa)

Desviación

estándar

Coeficiente

de variación

(%)

0,0 7,14 0,24 3,30

3,0 5,59 0,54 9,58

5,5 3,81 0,21 5,59

7,0 3,81 0,15 3,96

8,0 2,10 0,38 17,87

Fuente: Autores

Conforme a los datos obtenidos con respecto al coeficiente de variación, se encontró

que para los datos de 3 %, 5,5% y 7 %, sus valores están dentro del rango de 10% siendo

estos resultados aceptables dentro del procedimiento experimental, mientras que los datos

referentes a 8% de reemplazo de ceniza, se obtiene un coeficiente de variación de 17,87%

infiriendo que los datos recopilados en el ensayo presentaron errores experimentales o

posiblemente el comportamiento de la mezcla hace que sea inestable siendo aceptables dentro

de un rango menor a 20% ya que la conformación de mampuestos de arcilla contempla

muchas faltas a la hora de realizar la consolidación de ladrillos de forma rustica.

Cabe resaltar que al determinar el peso seco del mampuesto respecto a la muestra

patrón tiende a disminuir, a medida que se le agrega una mayor cantidad de ceniza volante,

donde la muestra patrón tiene un peso seco promedio de 2943,4g, y la del conglomerado con

un porcentaje de ceniza volante de 8% (240g) fue de 2537,8g, por lo cual se evidencia la

tendencia de disminuir en peso del ladrillo, esto se ve igualmente reflejado en el porcentaje

de absorción, dado que la ceniza volante es un material que tiene la capacidad de absorber,

donde la muestra patrón tuvo un porcentaje de absorción promedio del 8,54% y la mezcla

con ceniza volante de 13,67%, evidenciando la capacidad que tiene el material usado.

65

6.1.3. Muestras con adición de fibra de acero

En la Tabla 20 se consignan los valores de resistencia a la compresión encontrados

para cada muestra con adición de fibra de acero, el valor promedio para cada dosificación y

el desarrollo de la resistencia en términos de porcentaje con respecto a la muestra patrón. Los

resultados de los ensayos a compresión mencionados anteriormente con respecto a los

mampuestos con adición de fibra de acero, arrojaron un aumento en la resistencia a la

compresión en todas las dosificaciones; esto se evidencia desde el primer porcentaje de

adición del material. Cabe resaltar que la resistencia obtenida arroja que, al disminuir el

porcentaje de reemplazo aumenta la resistencia a la compresión. Por ejemplo, al realizar un

reemplazo de 0,5% de fibra de acero, el valor de resistencia a la compresión es de 8,57 MPa,

es decir, en términos de porcentaje con respecto a los datos obtenidos en la muestra patrón,

se obtiene un desarrollo de resistencia de 128,81 % arrojando 28,81 % de resistencia por

encima del valor de la muestra patrón, equivalente a 2,06 MPa.

Tabla 20. Resistencia a la compresión de muestras con contenido de fibra de acero.

Resultados compresión fibra de acero

Reemplazo

fibra de

acero (%)

Muestra 1

(MPa)

Muestra 2

(MPa)

Muestra 3

(MPa)

Muestra 4

(MPa)

Muestra 5

(MPa)

Promedio

(MPa)

Desarrollo

de

Resistencia

(%)

0,0 6,96 7,07 7,05 7,49 6,18 7,14 _

0,5 8,57 7,05 9,44 9,10 9,70 9,20 128,81

0,7 8,87 10,13 7,46 9,86 9,45 9,58 134,11

1,0 7,41 8,67 7,11 7,31 8,50 7,80 109,20

1,3 8,26 8,25 7,91 6,65 7,83 8,06 112,86 Fuente: Autores


de resistencia a la compresión para la fibra de acero; estos datos no se tienen en cuenta en la


66


respecto al porcentaje adición de fibra de acero, que evidencia una mayor resistencia entre el

rango de porcentajes de adición de la fibra de acero de 0,5% y 0,7 % antes de llegar a este

rango se presenta un aumento en la resistencia y después de este rango se evidencia una

disminución de la resistencia, además se observa la varianza de los datos a partir de los

resultados obtenidos en los ensayos a compresión para este material.

Figura 17. Resistencia a la compresión de la muestra con contenido de fibra de acero.

Fuente: Autores

Para los datos obtenidos en los ensayos se obtuvieron los valores desviación estándar,

media y coeficiente de variación con el fin de establecer la variabilidad de los datos obtenidos

experimentalmente para las probetas con adición de fibra de acero. La Tabla 21 consigna los

valores de media, desviación estándar y coeficiente de variación.

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40

f'cu

(Mp

a)

Adición de fibra de acero (%)

67

Reemplazo

fibra de

acero (%)

Media Desviación

estándar

Coeficiente

de

variación

(%)

0,0 7,14 0,24 3,30

0,5 9,20 0,49 5,29

0,7 9,58 0,55 5,74

1,0 7,80 0,73 9,34

1,3 8,06 0,22 2,79 Tabla 21. Cuantificación de la variación de la resistencia a la compresión para las muestras con contenido de fibra de

acero.

Fuente: Autores


que, para todos los datos obtenidos, el coeficiente de variación está dentro de un rango menor

a 10% siendo este valor aceptable dentro del procedimiento experimental. Infiriendo que la

variabilidad de los datos recopilados aumenta en relación a la cantidad de material de

reemplazo en la mezcla, ya que, al disminuir el material, la distribución en la mezcla es menos

homogénea y puede concentrarse en algún sector del mampuesto. Cabe resaltar que para el

estudio detallado de este mampuesto se utilizaron como mínimo cuatro datos, eliminando

valores atípicos en ella.

6.1.4. Muestras con adición de polvo de vidrio

La Tabla 22 consigna los valores de resistencia a la compresión encontrados para cada

muestra con adición de polvo de vidrio, el valor promedio para cada dosificación y el

desarrollo de la resistencia en términos de porcentaje con respecto a la muestra patrón

68

Tabla 22. Resistencia a la compresión de muestras con contenido de polvo de vidrio.

Resultados compresión polvo de vidrio

Reemplazo

polvo de

vidrio (%)

Muestra 1

(MPa)

Muestra 2

(MPa)

Muestra 3

(MPa)

Muestra 4

(MPa)

Muestra 5

(MPa)

Promedio

(MPa)

Desarrollo

de

Resistencia

(%)

0,0 6,96 7,07 7,05 7,49 6,18 7,14 _

10,0 4,06 5,13 5,08 5,29 4,09 4,73 66,22

15,0 4,65 3,79 3,62 7,03 3,68 3,94 55,11

20,0 6,30 3,33 3,26 6,05 6,21 6,19 86,60

25,0 4,37 5,08 4,26 3,57 3,42 3,90 54,66 Fuente: Autores


de resistencia a la compresión para el polvo de vidrio; estos datos no se tienen en cuenta en la


Los resultados obtenidos con respecto a los ensayos de resistencia a compresión para

mampuestos con adición de polvo de vidrio arrojaron una disminución de la resistencia para

todas las probetas ensayadas, siendo los porcentajes de 15% y 25% de reemplazo los menores

ponderados de resistencia con valores de 3,94 MPa y 3,9 MPa respectivamente. Cabe resaltar

que ninguno de los datos obtenidos en el ensayo es mayor con respecto a los datos obtenidos

con la muestra patrón, siendo el dato correspondiente al de 20% de reemplazo el valor más

alto, con un valor de 6,19 MPa indicando un desarrollo de la resistencia a la compresión de

86,60% con relación a la muestra patrón.


respecto al porcentaje adición de polvo de vidrio. En donde se evidencia una disminución

notoria de la resistencia con respecto al aumento del porcentaje de adición del polvo de

vidrio, además se puede ver, la varianza de los datos a partir de los resultados obtenidos en

los ensayos a compresión para este material.

69

Figura 18.Resistencia a la compresión de la muestra con contenido de fibra de acero.

Fuente: Autores

Para los datos obtenidos en los ensayos se obtuvieron los valores de desviación

estándar, media y coeficiente de variación con el fin de establecer la variabilidad estadística

de los datos obtenidos experimentalmente para las probetas con adición de polvo de vidrio.

En la Tabla 23 se consigna los valores de media, desviación estándar y coeficiente de

variación.

Tabla 23. Cuantificación de la variación de la resistencia a la compresión para las muestras con contenido de polvo de

vidrio.

Reemplazo

polvo de

vidrio (%)

Media Desviación

estándar

Coeficiente

de

variación

(%)

0,0 7,14 0,24 3,30

10,0 4,73 0,60 12,79

15,0 3,94 0,48 12,18

20,0 6,19 0,12 1,99

25,0 3,90 0,48 12,27 Fuente: Autores

.

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

0 5 10 15 20 25 30

f'cu

(Mp

a)

Polvo de vidrio (%)

70

Se encuentra que para los datos correspondientes al 20% de reemplazo en peso de

polvo de vidrio se obtienen coeficientes de variación de 1,99 evidenciando un dato veraz para

el estudio realizado, para las pruebas del 10%, 15% y 25% el coeficiente de variación se

encuentra por debajo del valor del 20% siendo valores aceptables en los cuales puede que la

dispersión de la mezcla sea por la composición de la mezcla.

Los resultados obtenidos de la maquina universal se encuentran en el ANEXO E y las tablas

con información correspondiente al ensayo de compresión para todos los materiales

analizados están compiladas en el ANEXO F.

6.2. Ensayo de resistencia a flexión.

Se encontraron los valores de resistencia a flexión para cada una de las probetas

realizadas, estableciendo un valor ponderado de 5 probetas ensayadas en cada dosificación

para cada material.

6.2.1. Muestra Patrón.

Con el fin de establecer la dosificación óptima para cada material, se determinan los

valores de resistencia a la flexión de las muestras patrón (las cuales no tienen ningún

agregado) siendo estas probetas un referente teórico para esta investigación. La Tabla 24

registra los resultados obtenidos en la prueba de resistencia a la flexión de las muestras

patrón.

71

Tabla 24. Resistencia a la flexión de la muestra patrón.

Muestra Patrón

Id W (KN) L (mm) b (mm) d (mm) x (mm) MR (MPa)

1 2,70 224,00 119,00 58,00 11,00 2,04

2 2,70 223,80 120,30 57,50 10,00 2,08

3 2,22 224,10 120,10 57,70 12,00 1,67

4 2,67 223,70 121,10 56,20 11,00 2,11

5 2,65 223,90 120,90 56,10 17,00 1,99

Ponderado 2,59 223,90 120,28 57,10 12,20 1,98

Fuente: Autores


A partir de los resultados obtenidos en el ensayo de resistencia a flexión, para el caso

de la ceniza volante, al aumentar la cantidad de reemplazo de ceniza en la consolidación de

las probetas, disminuye el módulo de rotura de forma directa. Como se observa en la Tabla

25, para un porcentaje de reemplazo de 3% de ceniza volante, el desarrollo de la resistencia

a flexión se establece en un porcentaje de 77,06% con respecto de la muestra patrón, es decir,

desarrolla un valor de resistencia equivalente menor a la resistencia con respecto a la muestra

patrón. La Tabla 25 consigna los valores de resistencia al módulo de rotura de la muestra, el

valor promedio para cada dosificación y el desarrollo de la resistencia a la flexión con

respecto a la muestra patrón en términos porcentuales.

72

Tabla 25. Módulo de rotura de las muestras con contenido de ceniza volante.

Resultados módulo de rotura ceniza volante

Reemplazo

ceniza

volante

(%)

Muestra 1

(MPa)

Muestra 2

(MPa)

Muestra 3

(MPa)

Muestra 4

(MPa)

Muestra 5

(MPa)

Promedio

(MPa)

Desarrollo

de

resistencia

(%)

0,0 2,04 2,08 1,67 2,11 1,99 2,05 _

3,0 1,86 1,42 1,64 2,13 1,42 1,58 77,06

5,5 1,41 1,74 1,79 1,46 1,32 1,60 77,97

7,0 1,56 1,43 1,14 1,72 1,76 1,61 78,65

8,0 0,88 1,18 1,33 1,74 1,10 1,20 58,68

Fuente: Autores


de resistencia a la compresión para la ceniza volante; estos datos no se tienen en cuenta en la


Los valores de las probetas con adición de ceniza encontrados anteriormente, resaltan

una disminución de la resistencia del módulo de rotura conforme se aumenta el porcentaje

ceniza contenida en la mezcla como se observa en la Figura 19, esto se puede dar por cierta

variedad de factores, puesto que, en el proceso de mezclado de los materiales se realizó de

forma manual, lo que puede indicar que el proceso de combinación o mezclado de los

materiales no es la adecuada, además se muestra la varianza de los datos a partir de los

resultados obtenidos en los ensayos a flexión para este material.

73

Figura 19. Módulo de rotura de las muestras con contenido de ceniza volante.

Fuente: Autores

.


calcula la desviación estándar, media y el coeficiente de variación con el fin de establecer la

variabilidad de los datos obtenidos experimentalmente. En la Tabla 26 se consigna los valores

de media, desviación estándar y coeficiente de variación.

Tabla 26. Cuantificación de la variación de módulos de rotura para las muestras con contenido de ceniza volante.

Reemplazo

ceniza

volante

(%)

Media Desviación

estándar

Coeficiente

de

variación

0,0 2,05 0,05 2,61

3,0 1,58 0,21 13,41

5,5 1,60 0,21 13,10

7,0 1,61 0,15 9,38

8,0 1,20 0,12 9,58 Fuente: Autores


que, para los datos obtenidos de módulo de rotura para mampuestos con adición de ceniza

volante, la dispersión de los datos para cada dosificación varía entre 2,61 y 13,41 siendo los

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00

MR

(M

pa)

Adición de Ceniza volante (%)

74

datos correspondientes del 3% de reemplazo de ceniza los que presentan una mayor

dispersión.


En la Tabla 27 se consignan los valores de resistencia al módulo de rotura,

determinados para cada muestra con adición de fibra de acero, el valor promedio para cada

dosificación y el desarrollo de la resistencia en términos de porcentaje con respecto a la

muestra patrón.

Tabla 27. Módulo de rotura de las muestras con contenido de fibra de acero.

Resultados módulo de rotura fibra de acero

Reemplazo

fibra de

acero (%)

Muestra

1 (MPa)

Muestra

2 (MPa)

Muestra

3 (MPa)

Muestra

4 (MPa)

Muestra

5 (MPa)

Promedio

(MPa)

Desarrollo

de

Resistencia

(%)

0,0 2,11 2,08 2,04 1,99 1,67 2,05 _

0,5 1,10 1,91 2,63 1,39 1,00 1,16 56,53

0,7 1,20 2,83 1,33 1,20 1,69 1,35 65,95

1,0 2,03 1,86 2,03 3,06 1,70 1,91 92,80

1,3 1,49 3,96 1,23 2,10 1,70 1,63 79,38 Fuente: Autores


de módulo de rotura para la fibra de acero; estos datos no se tienen en cuenta en la media para el

análisis.

Los resultados de los ensayos obtenidos con respecto a los mampuestos con adición

de fibra de acero arrojaron un valor máximo que se encuentra en el 1% de reemplazo de fibra

de acero que fue de 1,91MPa, por lo cual los datos obtenidos para la fibra de acero son valores

que dieron por debajo de la muestra patrón. en el módulo de rotura acorde aumenta la

dosificación de fibra de acero en la mezcla. Cabe resaltar que para la obtención del promedio

se usaron mínimo los datos de 4 muestras, eliminando los valores atípicos.

75

La Figura 20 describe el comportamiento del módulo de rotura con respecto al

porcentaje adición de fibra de acero, en donde se observa una disminución en el módulo de

rotura hasta llegar al 0,5% de la adición del material, cuando se aumenta el porcentaje a partir

de este valor se evidencia un aumento del módulo de rotura. Además, se muestra la varianza

de los datos a partir de los resultados obtenidos en los ensayos a flexión para este material.

Figura 20. Módulo de rotura de las muestras con contenido de fibra de acero.

Fuente: Autores

Para los datos obtenidos en los ensayos de módulo de rotura se obtuvieron los valores

de desviación estándar, media y coeficiente de variación con el fin de establecer los

parámetros de los datos obtenidos experimentalmente para las probetas con adición de fibra

de acero. La Tabla 28 consigna los valores de media, desviación estándar y coeficiente de

variación para las probetas con reemplazo de fibra de acero.

0,00

1,00

2,00

3,00

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4

MR

(M

pa)


76

Tabla 28.Cuantificación de variación del módulo de rotura de las muestras con contenido de fibra de acero.

Reemplazo

fibra de

acero (%)

Media Desviación

estándar

Coeficiente

de

variación

(%)

0,0 2,05 0,05 2,61

0,5 1,16 0,20 17,36

0,7 1,35 0,23 17,10

1,0 1,91 0,16 8,34

1,3 1,63 0,37 22,44 Fuente: Autores

Conforme a los datos obtenidos con respecto al coeficiente de variación del módulo

de rotura para las dosificaciones de fibra de acero, los datos correspondientes al 1,0% de

reemplazo, arrojan un coeficiente 8,34% estableciendo una mayor homogeneidad de los

valores obtenidos experimentalmente. Para los datos de coeficiente de variación referentes a

las dosificaciones de 0,5%, 0,7% y 1,3% de fibra acero en la mezcla, se obtienen valores que

oscilan entre 17,10% y 22,44 %, infiriendo que la variabilidad de los datos recopilados

aumenta en relación a la cantidad y distribución del material de reemplazo en la mezcla

debido que la fibra de acero utilizada no garantizaba su distribución homogénea en el

mampuesto, cabe resaltar que la mala gradación, como el tamaño de la partícula de la fibra

de acero, puede ser un factor influyente en las dispersiones encontradas con respecto a los

coeficientes de variación.


En la Tabla 29 se consigna los valores de resistencia al módulo de rotura,

determinados para cada muestra con adición de polvo de vidrio, el valor promedio para cada

77

dosificación y el desarrollo de la resistencia en términos de porcentaje con respecto a la

muestra patrón.

Tabla 29. Módulos de rotura para las muestras con contenido de polvo de vidrio.

Resultados módulo de rotura polvo de vidrio

Reemplazo

polvo de

vidrio (%)

Muestra 1

(MPa)

Muestra 2

(MPa)

Muestra 3

(MPa)

Muestra 4

(MPa)

Muestra 5

(MPa)

Promedio

(MPa)

0,0 2,04 2,08 1,67 2,11 1,99 2,05

10,0 1,16 2,34 2,16 1,62 2,07 2,05

15,0 2,19 2,23 2,18 2,02 2,52 2,15

20,0 3,24 2,04 1,84 3,34 1,22 2,61

25,0 2,34 2,30 2,38 3,24 2,32 2,33 Fuente: Autores


de módulo de rotura para el polvo de vidrio; estos datos no se tienen en cuenta en la media para

el análisis.

Los resultados de los ensayos obtenidos con respecto a los mampuestos con adición

de polvo de vidrio arrojaron un aumento en el módulo de rotura en los porcentajes de 10%,

15% y 20%, por lo tanto, se evidencia que al aumentar considerablemente el material de

polvo de vidrio en la mezcla del mampuesto obtendrá una mayor resistencia al módulo de

rotura, obteniendo los valores de 2.05MPa, 2.15MPa, y 2.61MPa respectivamente, siendo así

un material óptimo para el mejoramiento de la resistencia a flexión del mampuesto.

En la Figura 21 se describe el comportamiento del módulo de rotura con respecto al

porcentaje adición de fibra de acero, en la que se demuestra el aumento considerable de la

resistencia conforme al aumento de los porcentajes de adición de polvo de vidrio. Además,

se evidencia la varianza de los datos obtenidos para estas muestras.

78

Figura 21. Módulo de rotura para las muestras con contenido de polvo de vidrio.

Fuente: Autores

Para los datos obtenidos en los ensayos se obtuvieron los valores desviación estándar,

media y coeficiente de variación con el fin de establecer los parámetros de los datos obtenidos

experimentalmente para las probetas con adición de polvo de vidrio. En la Tabla 30 se

consigna los valores de media, desviación estándar y coeficiente de variación.

Tabla 30. Cuantificación de variación del módulo de rotura de las muestras con contenido de polvo de vidrio.

Reemplazo

polvo de

vidrio (%)

Media Desviación

estándar

Coeficiente

de

variación

0,0 2,05 0,05 2,61

10,0 2,05 0,30 14,86

15,0 2,15 0,09 4,35

20,0 2,61 0,78 29,98

25,0 2,33 0,03 1,49

Fuente: Autores

A partir de los valores obtenidos, referente al coeficiente de variación, se determinó

que solamente en el 20% de reemplazo de polvo de vidrio, se encuentra una desviación

estándar cercana al 30%, lo que puede conllevar a afirmar que, es un material frágil y un

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

0 5 10 15 20 25 30

MR

(M

pa)

Adición de polvo de vidrio (%)

79

material reutilizado este tiene un historial de esfuerzos por lo que puede variar de tal manera

los valores, de tal manera se obtiene que, el coeficiente de variación para las muestras de

polvo de vidrio con porcentaje de 10, 15 y 25, están por debajo del 30% lo cual muestra que

los resultados se encuentran dentro del rango aceptable de un procedimiento experimental.

Los resultados obtenidos de la maquina universal se encuentran en el ANEXO E y las

tablas con información correspondiente al ensayo de Modulo de rotura para todos los

materiales analizados están compiladas en el ANEXO G.

6.3. Ensayo de Absorción a 24 horas.

Se determinaron los valores de absorción a las 24 horas para cada una de las probetas

realizadas, estableciendo un valor ponderado de 5 probetas ensayadas en cada dosificación

para cada material.

6.3.1. Muestra patrón

Para obtener la dosificación óptima para cada material, se determinan los valores de

absorción a 24 horas de las muestras patrón siendo estos resultados un referente teórico para

esta investigación. En la Tabla 31 se registra los resultados obtenidos en la prueba de

absorción de las muestras patrón.

80

Tabla 31. Absorción de las muestras patrón.

Muestra Patrón

Id Ws

(Kg)

Wss

(Kg)

Abs

(%)

1 3,02 3,30 8,99

2 2,84 3,10 9,1

3 2,96 3,20 7,94

4 2,98 3,20 7,61

5 2,92 3,18 9,08

Ponderado 2,94 3,19 8,54

Fuente: Autores


A partir de los resultados obtenidos en el ensayo de absorción de 24 horas, para la

ceniza volante, a medida que se va aumentando la cantidad de ceniza en el mampuesto,

aumenta la absorción del material, infiriendo que al momento de incorporar este material a

la mezcla de las probetas se crea una mayor cantidad de vacíos, como por ejemplo en la Tabla

32 para la muestra que contiene 7 % de reemplazo de ceniza volante en peso, se encuentra

un aumento de 5,12% más con respecto a la muestra patrón, por lo cual a mayor cantidad de

ceniza volante, el mampuesto tendrá la capacidad de contener una mayor cantidad de agua.

En la Tabla 32 se consigna los valores del ensayo de absorción de 24 horas obtenidos para

cada muestra, el valor promedio para cada dosificación.

81

Tabla 32. Absorción de las muestras con contenido de ceniza volante.

Resultados absorción 24h ceniza volante

Reemplazo

ceniza

volante

(%)

Muestra 1

(%)

Muestra 2

(%)

Muestra 3

(%)

Muestra 4

(%)

Muestra 5

(%)

Promedio

(%)

0,0 8,99 9,10 7,94 7,61 9,08 8,78

3,0 10,83 10,17 10,03 11,62 9,84 10,22

5,5 11,84 12,38 11,46 12,00 11,14 11,92

7,0 12,83 13,77 13,79 13,53 14,40 13,70

8,0 13,70 13,39 13,66 13,40 14,18 13,54 Fuente: Autores


de absorción de 24 horas por ebullición de la ceniza volante; estos datos no se tienen en cuenta

en la media para el análisis.

En la obtención de datos, cabe resaltar que el peso completamente seco de los

mampuestos que incorporan ceniza volante tiende a disminuir con respecto a la muestra

patrón, lo que conlleva a inferir que los vacíos generados a partir de la ceniza volante son

producto de la fusión incompleta del material en el proceso de cocción debido que según

ayesta (1990), “que la temperatura de ablandamiento de la ceniza volante es de 1295°C”, lo

cual puede deberse que la arcilla tiene su cocina 1000°C para obtener su punto óptimo.

La Figura 22 describe el comportamiento del ensayo de absorción de las 24 horas con

respecto al porcentaje de adición de ceniza volante y la varianza de los datos a partir de los

resultados obtenidos en los ensayos a compresión para este material. Se puede evidenciar el

aumento de la absorción con respecto al aumento del porcentaje de adición de la ceniza

volante, además se observa que el mayor porcentaje de absorción con un valor de 13,70% se

presenta con el porcentaje de adicción de ceniza volante con un valor del 7%.

82

Figura 22. Absorción a 24 horas de las muestras con contenido de ceniza volante.

Fuente: Autores

Posteriormente con los datos obtenidos en el ensayo para cada dosificación, se calcula

desviación estándar, media y coeficiente de variación con el fin de establecer la variabilidad

de los datos obtenidos experimentalmente. La Tabla 33 consigna los valores de media,

desviación estándar y coeficiente de variación.

Tabla 33. Cuantificación de varianza de la absorción a 24 horas de las muestras con contenido de ceniza volante.

Reemplazo

ceniza

volante

(%)

Media

Desviación

estándar

(%)

Coeficiente

de

variación

0,0 8,78 0,56 6,39

3,0 10,22 0,43 4,20

5,5 11,92 0,38 3,19

7,0 13,70 0,14 1,03

8,0 13,54 0,16 1,21

Fuente: Autores


que todos los datos se encuentran dentro de un rango menor a 10% siendo este valor aceptable

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0

Ab

sorc

ión

(%

)

Adición de ceniza volante (%)

83

dentro del procedimiento experimental, estableciendo que los datos obtenidos en el ensayo

para cada dosificación son confinados.


Conforme los resultados obtenidos en las pruebas de absorción de 24 horas, para la

fibra de acero, se evidencia un aumento en la absorción para cada porcentaje de material

agregado comparada con la muestra patrón, esto debido a que la fibra de acero al tener un

punto de fusión de aproximadamente 1300 °C al ser incorporada en la matriz de arcilla y al

llevarla a cocción a más de 1000 °C no presenta ninguna variación en sus propiedades físicas,

ocasionando que la matriz arcillosa alrededor de las incrustaciones de acero generen

pequeños vacíos que aumentan en cierta manera la absorción del material, por ejemplo, para

la muestra modificada con 1,0% de reemplazo en peso de fibra de acero se encuentra un valor

10.33% de absorción con respecto a la muestra patrón que fue respectivamente de 8.54%. En

la Tabla 34 se consigna los valores de absorción a las 24 horas obtenidos para cada muestra

y el valor promedio para cada dosificación.

Tabla 34. Absorción a las 24 horas de las muestras con contenido de fibra de acero.

Resultados absorción 24h fibra de acero

Reemplazo

fibra de

acero (%)

Muestra 1

(%)

Muestra 2

(%)

Muestra 3

(%)

Muestra 4

(%)

Muestra 5

(%)

Promedio

(%)

0,0 8,99 9,10 7,94 7,61 9,08 8,78

0,5 8,80 7,99 8,44 9,04 8,80 8,77

0,7 10,98 9,16 10,07 9,54 10,37 9,79

1,0 10,58 10,51 11,26 10,24 9,98 10,33

1,3 11,16 9,56 9,40 10,02 9,46 9,61

Fuente: Autores

84


de absorción de 24 horas por ebullición de la fibra de acero; estos datos no se tienen en cuenta en

la media para el análisis.

La Figura 23 describe el comportamiento del material en la prueba de absorción a 24

horas con respecto al porcentaje adición de fibra de acero, lo que demuestra que aumento del

porcentaje de absorción hasta un punto máximo de 10,33% el cual corresponde al 1% de

adición de fibra de acero, posterior a ese punto de adición se presenta una leve disminución

en el porcentaje de absorción, además, y la varianza de los datos a partir de los resultados

obtenidos en los ensayos a compresión para este material.

Figura 23. Absorción a 24 horas de las muestras con contenido de fibra de acero.

Fuente: Autores


calcula desviación estándar, media y coeficiente de variación con el fin de establecer la

variabilidad de los datos obtenidos experimentalmente. La Tabla 35 consigna los valores de

media, desviación estándar y coeficiente de variación. De acuerdo con los datos obtenidos,

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4

Ab

sorc

ión

(%

)

Adición fibra de acero (%)

85

se encontró que los datos obtenidos en el ensayo de absorción a 24 horas son homogéneos ya

que se define una variación mínima con respecto a la media y además los valores de

coeficiente de variación encontrados para cada dosificación están por debajo de 10%.

Tabla 35. Cuantificación de varianza de la absorción a 24 horas de las muestras con contenido de Fibra de acero

Reemplazo

fibra de

acero (%)

Media

Desviación

estándar

(%)

Coeficiente

de

variación

0,0 8,78 0,56 6,39

0,5 8,77 0,25 2,80

0,7 9,79 0,54 5,50

1,0 10,33 0,27 2,66

1,3 9,61 0,28 2,94 Fuente: Autores


Acorde los resultados obtenidos en las pruebas de absorción por ebullición a 24 horas

para las probetas con adición de polvo de vidrio, se encuentra un aumento en la absorción

para todas las dosificaciones comparada con la muestra patrón, esto indica que el mampuesto

realizado crea vacíos en la matriz arcillosa cuando se realiza la consolidación del material lo

cual indica que absorberá una mayor cantidad de agua en el mampuesto, y , por ejemplo, la

muestra patrón tiene un porcentaje promedio de absorción de 8.78%, comparada en este caso

con una muestra con adición de polvo de vidrio, la cual tiene un porcentaje de reemplazado

en peso de 25,0% de vidrio, se obtiene un valor 8,89% de absorción. La Tabla 36 consigna

los valores de absorción a 24 horas obtenidos para cada muestra y el valor promedio para

cada dosificación.

86

Tabla 36. Absorción a las 24 horas de las muestras con adición de polvo de vidrio.

Resultados absorción 24h polvo de vidrio

Reemplazo

ceniza

volante

(%)

Muestra 1

(%)

Muestra 2

(%)

Muestra 3

(%)

Muestra 4

(%)

Muestra 5

(%)

Promedio

(%)

0,0 8,99 9,10 7,94 7,61 9,08 8,78

10,0 10,28 10,42 10,09 10,30 10,20 10,30

15,0 9,88 9,24 11,45 10,35 9,77 9,81

20,0 8,83 11,13 10,95 9,56 10,92 10,28

25,0 8,09 9,32 7,75 9,21 8,93 8,89 Fuente: Autores


de absorción de 24 horas por ebullición del polvo de vidrio; estos datos no se tienen en cuenta en


A partir de los resultados obtenidos, no se tiene una tendencia marcada, debido a que

la distribución del material no fue la misma para cada porcentaje, en tanto no se tiene una

tendencia respecto al porcentaje de material que se tiene para cada uno.

La Figura 24 describe el comportamiento de la prueba de absorción de las 24 horas

con respecto al porcentaje adición de fibra de acero, y la varianza de los datos a partir de los

resultados obtenidos en los ensayos a compresión para este material.

87

Figura 24. Absorción de las 24 horas para las muestras con contenido de polvo de vidrio.

Fuente: Autores




media, desviación estándar y coeficiente de variación.

Tabla 37. Cuantificación de varianza de la absorción a 24 horas de las muestras con contenido de Polvo de vidrio

Reemplazo

polvo de

vidrio (%)

Media

Desviación

estándar

(%)

Coeficiente

de

variación

0,0 8,78 0,56 6,39

10,0 10,30 0,09 0,89

15,0 9,81 0,46 4,65

20,0 10,28 1,03 9,97

25,0 8,89 0,55 6,24 Fuente: Autores

De acuerdo con los datos obtenidos en, se evidencia en los resultados obtenidos para los

mampuestos con adición de polvo de vidrio que el coeficiente de variación se encuentra por

debajo del 10%, estableciendo que los resultados obtenidos experimentalmente son

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

0 5 10 15 20 25 30

Ab

sorc

ión

(%

)


88

homogéneos y no se encuentran muy dispersos con respecto a la media encontrada para cada

dosificación.

Los resultados obtenidos se pueden evidenciar en las tablas con información

correspondiente al ensayo de absorción a las 24 horas para todos los materiales analizados

están compiladas en el ANEXO I.

6.4. Ensayo de Absorción por ebullición durante 5 horas.

Se determinaron los valores de absorción por ebullición durante 5 horas para cada una

de las probetas realizadas, en el cual los mampuestos son sumergidos en agua en estado de

ebullición a una temperatura de 100 °C, estableciendo un valor ponderado a las cinco (5)

probetas ensayadas en cada dosificación para cada material.

6.4.1. Muestra patrón

Para obtener la dosificación óptima para cada material, se determinan los valores de

absorción por ebullición a las 5 horas de las muestras patrón (las cuales no tienen ningún

agregado) siendo estos resultados un referente teórico para esta investigación. En la Tabla 38

se registra los resultados obtenidos en la prueba de absorción por ebullición a 5 h de las

muestras patrón.

Tabla 38. Muestra patrón para la absorción a 5 horas.

Muestra Patrón

Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)

1 3,02 3,31 9,54

2 2,84 3,11 9,70

3 2,96 3,21 8,45

4 2,97 3,21 7,92

5 2,91 3,19 9,62

Ponderado 2,94 3,20 9,05 Fuente: Autores

89


Conforme los resultados obtenidos en las pruebas de absorción por ebullición durante

5 horas, para la ceniza volante, se encuentra un aumento en la absorción con respecto a la

muestra patrón, por ejemplo, para la muestra con adición de 7% en peso de ceniza volante se

obtuvo un valor promedio de 14,11%, evidenciando un aumento en el porcentaje de agua

retenida en el mampuesto de 4,78% con respecto a la muestra patrón. En la Tabla 39 se

consignan los valores de absorción por ebullición durante 5 horas obtenidos para cada

muestra y el valor promedio para cada dosificación.

Tabla 39. absorción a las 5 horas de las muestras con contenido de ceniza volante.

Resultados absorción 5h ceniza volante

Reemplazo

ceniza

volante

(%)

Muestra 1

(%)

Muestra 2

(%)

Muestra 3

(%)

Muestra 4

(%)

Muestra 5

(%)

Promedio

(%)

0,0 9,54 9,70 8,45 7,92 9,62 9,33

3,0 11,17 10,59 10,84 12,10 10,47 10,77

5,5 12,13 12,65 11,97 12,54 11,57 12,32

7,0 13,30 14,01 14,26 14,06 14,88 14,11

8,0 14,02 13,87 14,41 14,03 14,57 14,08 Fuente: Autores


de absorción de 5 horas por ebullición de la ceniza volante; estos datos no se tienen en cuenta en


En la Figura 25 describe el comportamiento de la prueba de absorción por ebullición

a las 5 horas con respecto al porcentaje adición de ceniza volante y la varianza de los datos

obtenidos en los ensayos de absorción durante 5 horas para este material.

90

Figura 25. Absorción a las 5 horas del material con contenido de ceniza volante.

Fuente: Autores

. Posteriormente con los datos obtenidos en el ensayo para cada dosificación, se




Tabla 40. Cuantificación de varianza de la absorción a 5 horas de las muestras con contenido de ceniza volante.

Reemplazo

ceniza

volante

(%)

Media

Desviación

estándar

(%)

Coeficiente

de

variación

(%)

0,0 9,33 0,59 6,31

3,0 10,77 0,31 2,86

5,5 12,32 0,32 2,62

7,0 14,11 0,13 0,95

8,0 14,08 0,23 1,64 Fuente: Autores

Por lo cual los datos obtenidos con respecto al coeficiente de variación, se evidencio

que todos los datos obtenidos para el mampuesto con ceniza volante se encontraron por

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ab

sorc

ión

(%

)


91

debajo del 10%, estableciendo que los dato obtenidos experimentalmente son homogéneos y

están cerca a la media aritmética.


A partir de los resultados obtenidos en las pruebas de absorción por ebullición durante

5 horas, para las probetas con adición de fibra de acero, se evidencia un crecimiento en la

absorción al aumentar el porcentaje de reemplazo de fibra de acero con respecto a la muestra

patrón, excepto para las probetas con un porcentaje de reemplazo de 1,0 % en peso como se

observa en la Tabla 41 en donde el porcentaje de absorción alcanza un valor promedio de

11,27% denotando un decrecimiento con respecto a los valores promedio encontrados para

las probetas con adición de fibra de acero de 0,5% y 0,7% y 1,3%.

El valor promedio máximo alcanzado en la prueba de absorción por ebullición durante

5 horas fue de 11,27% correspondiente al porcentaje de reemplazo de fibra de 1,0%. La Tabla

41 consigna los valores de absorción por ebullición durante 5 horas obtenidos para cada

muestra y el valor promedio para cada dosificación.

Tabla 41. Absorción a las 5 horas para las muestras con contenido de fibra de acero.

Resultados absorción 5h ebullición fibra de acero

Reemplazo

fibra de

acero (%)

Muestra

1 (%)

Muestra

2 (%)

Muestra

3 (%)

Muestra

4 (%)

Muestra

5 (%)

Promedio

(%)

0,0 9,54 9,70 8,45 7,92 9,62 9,33

0,5 11,00 9,28 9,86 9,69 9,98 9,70

0,7 11,59 10,53 11,54 10,56 11,03 11,05

1,0 11,14 11,49 11,82 11,09 11,37 11,27

1,3 11,23 10,09 10,61 10,30 11,00 10,65 Fuente: Autores

92

. Cabe mencionar que los datos resaltados hacen referencia a datos atípicos obtenidos en la

prueba de absorción de 5 horas por ebullición de la fibra de acero; estos datos no se tienen en

cuenta en la media para el análisis.

La Figura 26 describe el comportamiento de la prueba de absorción por ebullición

durante 5 horas con respecto al porcentaje adición de fibra de acero y la varianza de los datos

a partir de los resultados obtenidos en los ensayos a compresión para este material.

Figura 26. Absorción a las 5 horas del material con contenido de fibra de acero.

Fuente: Autores

.





0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4

Ab

sorc

ión

(%

)


93

Tabla 42. Cuantificación de varianza de la absorción a 5 horas de las muestras con contenido de fibra de acero.

Reemplazo

fibra de

acero (%)

Media

Desviación

estándar

(%)

Coeficiente

de

variación

(%)

0,0 9,33 0,59 6,31

0,5 9,70 0,31 3,15

0,7 11,05 0,51 4,61

1,0 11,27 0,19 1,65

1,3 10,65 0,47 4,45 Fuente: Autores

Conforme los datos obtenidos en la Tabla 42, se evidencia que los resultados

obtenidos para los mampuestos con adición de fibra de acero en el ensayo de absorción por

ebullición durante 5 horas, presentan homogeneidad ya que el coeficiente de variación se

encuentra por debajo del 10% para cada grupo de datos, estableciendo que la dispersión con

respecto a la media aritmética no es tan pronunciada para cada dosificación.


En cuanto a los resultados obtenidos en las pruebas de absorción por ebullición

durante 5 horas para las probetas con adición de polvo de vidrio, se evidencia que, a mayor

cantidad de polvo de vidrio en el mampuesto, aumenta la absorción de las probetas con

respecto a la muestra patrón, pero no se evidencia una tendencia definida en el

comportamiento del material para este ensayo como se muestra en la Tabla 43 donde la

muestras que presentan el valor promedio más elevado de absorción son las de 15% y 20%

con valores de 11,46% y 11,38 % de absorción respectivamente; mientras que las probetas

con porcentajes de adición de 10% y 25% presentan valores respectivos de 10,85% y 9,99%.

94

Tabla 43. Absorción a las 5 horas de las muestras con contenido de polvo de vidrio.

Resultados absorción 5h ebullición polvo de vidrio

Reemplazo

polvo de

vidrio (%)

Muestra 1

(%)

Muestra 2

(%)

Muestra 3

(%)

Muestra 4

(%)

Muestra 5

(%)

Promedio

(%)

0,0 9,54 9,70 8,45 7,92 9,62 9,33

10,0 10,65 11,46 10,81 11,02 10,93 10,85

15,0 11,69 10,01 11,82 11,41 10,92 11,46

20,0 9,58 11,73 11,74 10,34 11,71 11,38

25,0 9,82 10,30 9,57 9,89 9,95 9,99 Fuente: Autores


de absorción de 5 horas por ebullición del polvo de vidrio; estos datos no se tienen en cuenta en


Conforme los resultados obtenidos se evidencia un crecimiento en la absorción

cuando se incorpora el polvo de vidrio en la matriz de arcilla con respecto a la muestra patrón,

pero después de un porcentaje de reemplazo de 15% se presenta un decrecimiento en la

absorción.

La Figura 27 describe el comportamiento de la prueba de absorción por ebullición

durante 5 horas con respecto al porcentaje adición de polvo de vidrio y la varianza de los

datos a partir de los resultados obtenidos en los ensayos a compresión para este material.

95

Figura 27. Absorción a las 5 horas de las muestras con contenido de polvo de vidrio.

Fuente: Autores





Tabla 44. Cuantificación de varianza de la absorción a 5 horas de las muestras con contenido de polvo de vidrio.

Reemplazo

polvo de

vidrio (%)

Media

Desviación

estándar

(%)

Coeficiente

de

variación

0,0 9,33 0,59 6,31

10,0 10,85 0,16 1,46

15,0 11,46 0,40 3,47

20,0 11,38 0,69 6,08

25,0 9,99 0,21 2,14

Fuente: Autores

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

0 5 10 15 20 25 30

Ab

sorc

ión

(%

)


96

Se videncia que los resultados obtenidos para los mampuestos con adición de polvo

el coeficiente de variación se encuentra por debajo del 10%, por lo cual se establece que los

resultados obtenidos experimentalmente son homogéneos y tienen una dispersión baja con

respecto a la media aritmética.

A partir de los resultados obtenidos en las pruebas de absorción durante 24 horas y

absorción por ebullición durante 5 horas se obtiene el coeficiente de saturación para todas las

probetas realizadas y posteriormente se realiza un promedio del coeficiente para cada

dosificación.


correspondiente al ensayo de absorción por ebullición después de 5 horas para todos los

materiales analizados están compiladas en el ANEXO J.

6.5. Coeficiente de saturación de mampuestos


Con respecto a las probetas realizadas con adición de ceniza volante, se encontraron

coeficientes de saturación cercanos a 1.0 lo cual representa que el mampuesto es muy

absorbente y que deben ser usados en espacios cerrados en los cuales no se encuentren en

contacto con él agua, por ejemplo, según la Tabla 45, el valor más elevado de coeficiente de

saturación en mampuestos con reemplazo de ceniza es de 7% de reemplazo en peso,

obteniendo un coeficiente de saturación de 0,97 respectivamente. Cabe resaltar que, al

incorporar ceniza volante en una matriz de arcilla, el coeficiente de saturación aumenta con

respecto a la muestra patrón, estableciendo que los mampuestos que incorporan este material

97

tendrán la capacidad de absorber grandes cantidades de agua conllevando a que el mampuesto

tenga una capacidad de exponerse a la intemperie baja, según lo establecido en la NTC 4205.

Tabla 45. Coeficiente de saturación para muestras con contenido de ceniza volante.

Reemplazo

ceniza

volante

(%)

coeficiente

de

saturación

promedio

0,0 0,94

3,0 0,95

5,5 0,95

7,0 0,97

8,0 0,96 Fuente: Autores

Por lo tanto, los mampuestos realizados con ceniza volante que se encuentran por

encima de 0,8 en su coeficiente de saturación tendrán un uso básico en lugares que no se

encuentren a la intemperie o en constante exposición al agua como se evidencia en la Figura

28.

Figura 28.Resultados de coeficiente de saturación con ceniza volante.

0,94

0,95

0,95

0,96

0,96

0,97

0,97

0,98

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0

Co

efic

ien

te d

e sa

tura

ció

n


98


A partir de los resultados obtenidos en la Tabla 46, se determina que las probetas

correspondientes a porcentajes de remplazo de fibra de acero de 0,7%, 1,0% y 1,3% tienen

un valor cercano a 1 siendo su coeficiente de saturación respectivamente de 0.91, 0.93, y 0.93

, estableciendo que estas probetas tienden a disminuir su coeficiente de saturación con

respecto a la muestra patrón, que al tener una mayor adición de fibra de acero, esta tendrá la

capacidad de contener una menor cantidad de agua.

Tabla 46. coeficiente de saturación para las muestras con contenido de fibra de acero

Reemplazo

fibra de

acero (%)

coeficiente

de

saturación

promedio

Patrón 0,94

0,5 0,87

0,7 0,91

1 0,93


Por lo tanto, los mampuestos realizados con fibra de acero que se encuentran por

encima de 0,8 en su coeficiente de saturación, serán más susceptibles a procesos de

meteorización y su uso comercial radicara en lugares que no se encuentren a la intemperie o

en constante exposición al agua, adicional a esto, para los mampuestos que se encuentren

cercanos a 0,8 , como por ejemplo las probetas con reemplazo de fibra de acero de 0,5%

pueden utilizarse como mampostería con exposición a condiciones de intemperie.

99

Figura 29. Coeficiente de saturación vs porcentaje en peso de fibra de acero

Fuente: Autores

En la Figura 29, se evidencia la tendencia que tiene el mampuesto a medida que se

agrega en porcentaje la cantidad de agregado, en la cual a mediante la adición de fibra de

acero el coeficiente de saturación tiende a ser mayor, en donde denota la capacidad de

contener agua.


Con respecto a las probetas con adición de polvo de vidrio, se calcularon los

coeficientes de saturación para los porcentajes de remplazo de polvo de vidrio, encontrando

que al incorporar en mayor cantidad este material, disminuye el coeficiente de saturación,

como por ejemplo en la Tabla 47 para las probetas con porcentajes de reemplazo de 25% y

20% se obtienen coeficientes de saturación de 0.87 en los dos casos, mientras que los

porcentajes de 15% y 10% obtienen valores de 0.91 y 0.94 respectivamente, estableciendo

que se maneja una tendencia que a mayor cantidad de polvo de vidrio incorporado en las

0,86

0,87

0,88

0,89

0,9

0,91

0,92

0,93

0,94

0,95

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4

Co

efic

inte

de

satu

raci

ón

pro

med

io

Fibra de acero (%w)

Coeficiente de Saturación

100

probetas, menor será el coeficiente de saturación del mampuesto, por lo tanto el polvo de

vidrio genera una disminución en el coeficiente de saturación del mampuesto.

Tabla 47. Coeficiente de saturación a muestras con contenido de polvo de vidrio.

Reemplazo

polvo de

vidrio (%)

coeficiente

de

saturación

promedio

0,0 0,94

10,0 0,94

15,0 0,91

20,0 0,87


Conforme los resultados obtenidos, los mampuestos generados con la adición del

polvo de vidrio tienen diferentes usos, los que se encuentran con el 25% y 20% tienen la

función de mampostería a la intemperie debido a sus propiedades de absorción, mientras que

las probetas correspondientes a 15% y 10%, no tienen la capacidad de estar en entornos en

intemperie, esto debido a su alta capacidad de meteorización según (Mamlouk & Zaniewski,

2009, p321).

101

Figura 30.Coeficiente de saturación vs porcentaje de reemplazo polvo de vidrio

Fuente: Autores


correspondiente al ensayo de absorción a las 24 horas y al ensayo de absorción por ebullición

después de 5 horas para todos los materiales analizados están compiladas en el ANEXO I.

6.6. Probetas Finales

A partir de los resultados obtenidos en el desarrollo de los mampuestos con distintas

dosificaciones para cada material agregado, se eligieron las dosificaciones con mejor

comportamiento, teniendo como premisa los resultados obtenidos en las pruebas de

resistencia a la compresión, módulo de rotura, absorción durante 24 horas y absorción por

ebullición durante 5 horas y se establecieron 4 tipo de mezclas con distintas dosificaciones

de ceniza volante, fibra de acero y polvo de vidrio como se observa en la Tabla 48.

0,86

0,87

0,88

0,89

0,90

0,91

0,92

0,93

0,94

0,95

0,96

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0

Co

efic

ien

te d

e sa

tura

ció

n p

rom

edio

Polvo de vidrio (%w)

Coeficiente de Saturación

102

Tabla 48. Dosificaciones optimas de los materiales para los mampuestos.

# Mezcla

Polvo de Vidrio

(%)

Fibra de Acero

(%)

Ceniza Volante

(%)

Arcilla

(%)

1 12% 1,0% 2,3% 84,7%

2 13% 1,1% 2,5% 83,4%

3 14% 1,2% 2,8% 82,0%

4 15% 1,3% 3,0% 80,7% Fuente: Autores

Cabe resaltar que los porcentajes de reemplazo están contemplados para cada mezcla

realizada en la Tabla 48, se establecieron a partir del comportamiento obtenido de las pruebas

elaboradas, por ejemplo el polvo de vidrio presentó un aumento en el módulo de rotura entre

el 12% al 15% de reemplazo en peso, para la fibra de acero se tomaron valores de 1% a

1,3%, esto debido a que los resultados obtenidos experimentalmente muestran un aumento

en la resistencia a la compresión mayor al 10% con respecto a la muestra patrón, además de

aumentar también el módulo de rotura. Y por último la ceniza volante se incorpora en la

mezcla en un rango entre 2,3% y 3,0%, ya que este material adicional disminuye el peso neto

del mampuesto; cabe resaltar que los porcentajes tomados para cada material fueron

definidos según la importancia y la mejoría que proporciona a cada probeta final.

6.6.1. Resultados Ensayo de resistencia a la compresión mampuestos finales

Se encontraron los valores de resistencia a la compresión para cada una de las

probetas realizadas y se establece un valor aritmético de 5 probetas ensayadas en cada

dosificación para los mampuestos.

De acuerdo a los resultados obtenidos en la prueba de compresión, para las probetas

finales, se establece que los mampuestos con adición de polvo de vidrio, fibra de acero y

ceniza volante disminuyen su resistencia a la compresión, haciéndolos menos resistentes a

103

las cargas aplicadas en las pruebas sobre el mampuesto, por ejemplo para la mezcla número

2, la resistencia a la compresión disminuye 57,86% con respecto a la muestra patrón, siendo

esta mezcla la que obtuvo la mayor resistencia promedio de compresión siendo

respectivamente de 3,01MPa, para los mampuestos realizados con las mezclas 1, 3 y 4 la

resistencia a la compresión se reduce casi en un 80% con respecto a la muestra patrón, lo que

hace inferir, que la mezcla de polvo de vidrio, fibra de acero y ceniza volante provoca una

reducción de la compresión mayor al 50%.

Tabla 49. Resistencia a la compresión de los mampuestos finales.

Resultados compresión Mampuestos finales

Mampuesto

N°

Muestra 1

(MPa)

Muestra 2

(MPa)

Muestra 3

(MPa)

Muestra 4

(MPa)

Muestra 5

(MPa)

Promedio

(MPa)

Desarrollo

de

Resistencia

(%)

Patrón 6,96 7,07 7,05 7,49 6,18 7,14 _

1 1,52 2,22 3,66 1,89 3,84 1,88 26,27

2 2,77 2,90 2,57 1,21 3,80 3,01 42,14

3 3,01 2,95 1,32 1,57 1,99 1,62 22,73

4 1,64 1,99 2,20 2,69 2,58 2,36 33,09 Fuente: Autores


de compresión para los mampuestos finales; estos datos no se tienen en cuenta en la media para

el análisis.

Por lo tanto, la resistencia a la compresión que se obtuvo en las mezclas realizadas,

arroja valores por debajo de los requisitos mínimos de la Norma Técnica colombiana 4017,

la cual establece como valor mínimo 10 MPa de resistencia a la compresión por unidad de

mampostería, para unidades de mampostería maciza, según, (Mamlouk & Zaniewski, 2009,

p321). establece que: “los ladrillos sólidos para la construcción se clasifican de acuerdo a las

propiedades relativas a su durabilidad y a su resistencia a la meteorización”, por lo cual se

evidencia que los valores obtenidos se encuentran más cercanos a una meteorización

104

despreciable, por lo cual el uso de este mampuesto seria explícitamente para elementos no

estructurales debido a su composición y a los valores obtenidos ANEXO B.

La Figura 31 describe el comportamiento de la resistencia a la compresión de las

mezclas desarrolladas, la cual demuestra una disminución de resistencia a la compresión con

respecto a la mezcla en los mampuestos, además se visualiza la varianza de los datos a partir

de los resultados obtenidos en los ensayos a compresión.

Figura 31. resistencia a la compresión de los mampuestos finales.

Fuente: Autores





0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

0 1 2 3 4 5

f'cu

(MP

a)

Mezcla

105

Tabla 50. Cuantificación de variación de las muestras finales.

Mampuesto

N° Media

Desviación

estándar

Coeficiente

de

variación

(%)

Patrón 7,14 0,24 3,30

1 1,88 0,35 18,84

2 3,01 0,55 18,18

3 1,62 0,34 20,86

4 2,36 0,33 13,92 Fuente: Autores

Acorde a los resultados obtenidos, todas las muestras obtuvieron un coeficiente de

variación inferior del 21% infiriendo que se tienen errores experimentales aceptables, puesto

que la mayor dispersión de datos se obtiene con un coeficiente de variación mayor del 30%.

Por lo tanto, la mezcla número 2, dio mejores resultados debido a que el coeficiente

de variación obtenido fue el menor, esto indica que el dato es el más cercano al real, pues la

resistencia a la compresión fue de 3,01 MPa, y su coeficiente de variación fue de 18,18%,

por lo tanto, según la Norma técnica Colombiana NTC 4025, delimita que el valor mínimo

de la resistencia de la compresión para unidad de ladrillo macizo es de 10MPa, evidenciando

la disminución de resistencia al realizar el mampuesto.

6.6.2. Resultados Ensayo del módulo de rotura mampuestos finales

Se encontraron los valores del ensayo de módulo de rotura para cada una de las

probetas realizadas y se establece un valor ponderado de 5 probetas ensayadas en cada

dosificación para cada muestra de los mampuestos.

A partir de los resultados obtenidos en la prueba de módulo de rotura para los

mampuestos desarrollados se muestra la Tabla 51, donde se evidencia una disminución

106

significativa en el módulo de rotura, en la cual el mampuesto número 1 obtuvo los resultados

con mayor promedio de módulo de rotura que fue 1,76 MPa, lo cual es un dato negativo para

la investigación dado a la disminución del 15,47%, respecto a la muestra patrón, por lo que

las probetas realizadas, no son convenientes para uso de mampostería.

Tabla 51. Módulos de rotura de los mampuestos finales.

Resultados módulo de rotura mampuestos finales

Mampuesto

N°

Muestra 1

(MPa)

Muestra 2

(MPa)

Muestra 3

(MPa)

Muestra 4

(MPa)

Muestra 5

(MPa)

Promedio

(MPa)

Desarrollo

de

Resistencia

(%)

Patrón 2,04 2,08 1,67 2,11 1,99 2,05 _

1 1,65 0,70 0,91 1,54 2,08 1,76 85,53

2 0,89 0,14 1,75 1,43 2,04 1,74 84,69

3 0,90 1,79 0,92 0,69 0,84 0,84 40,85

4 0,86 1,05 0,96 1,28 0,65 0,96 46,59 Fuente: Autores


de módulo de rotura para los mampuestos finales; estos datos no se tienen en cuenta en la media

para el análisis.

Por lo cual, en el ensayo del módulo de rotura, como tal la normatividad colombiana

no tiene un valor neto mínimo, por lo cual se tomó como base, el valor mínimo de la muestra

patrón el cual obtuvo un valor de 2,05MPa, las muestras que se desarrollaron tuvieron valores

por debajo de este, lo que quiere decir, que el uso que se les puede dar a los mampuestos

serian en uso no estructural, puesto que al encontrarse por debajo del valor de la muestra

patrón , tiene la capacidad de soportar cargas aplicadas axialmente, su uso seria para

mampostería interna.

La Figura 32 describe el comportamiento del módulo de rotura de las mezclas

desarrolladas, en donde se observa la disminución del módulo de rotura para las probetas

107

realizadas con las diferentes dosificaciones a partir de los resultados obtenidos en los ensayos

a compresión.

Figura 32. Módulo de rotura para las muestras finales.

Fuente: Autores





0,00

1,00

2,00

3,00

0 1 2 3 4 5

MR

(M

Pa)

Mezcla

108

Tabla 52. Cuantificación de varianza de las muestras finales.

Mampuesto

N° Media

Desviación

estándar

Coeficiente

de

variación

Patrón 2,05 0,05 2,61

1 1,76 0,29 16,38

2 1,74 0,30 17,29

3 0,84 0,10 12,49

4 0,96 0,10 10,05 Fuente: Autores

Entonces, la muestra número 1 fue la que obtuvo el mejor resultado, en comparación

de las muestras realizadas, debido a que, esta obtuvo un coeficiente de variación de 2,61,

pero en el cual evidenciamos el módulo de rotura obtuvo un valor de 1,76MPa, siendo el dato

más alto de todas las muestras realizadas. Como se mencionó anteriormente, en la

normatividad colombiana no rige el valor mínimo del módulo de rotura, que debe tener

ladrillos fabricados con arcilla.

6.6.3. Resultados Ensayo absorción después de las 24 horas de los mampuestos

finales.

De acuerdo con los estudios realizados, en la prueba de absorción a las 24 horas, se

determinaron los valores para cada una de las probetas realizadas y se establece un valor

ponderado de 5 probetas ensayadas en cada dosificación para cada muestra de los

mampuestos.

De acuerdo a los resultados obtenidos en la prueba de absorción a las 24 horas en los

mampuestos desarrollados, se evidencia un aumento en todas las muestras respecto a la

muestra patrón, en lo que evidencia que los materiales tienen la capacidad de retener una

mayor cantidad de agua, como se evidencia en la Tabla 53, en la cual demuestra que la mezcla

número 4 la cual obtuvo un valor promedio de absorción a las 24 horas de 13,89%, por lo

cual los materiales agregados generar una mayor capacidad de contener agua.

109

Tabla 53. Absorción a las 24 horas de las muestras finales.

Resultados absorción 24h mampuestos finales

Mampuesto

N°

Muestra 1

(%)

Muestra

2 (%)

Muestra

3 (%)

Muestra

4 (%)

Muestra

5 (%)

Promedio

(%)

Patrón 8,99 9,10 7,94 7,61 9,08 9,06

1 13,35 9,28 10,09 13,45 9,87 9,75

2 12,71 13,08 14,30 14,11 13,48 13,53

3 13,11 10,42 14,04 10,30 11,95 10,89

4 14,64 13,53 14,29 13,83 13,91 13,76 Fuente: Autores


de absorción por ebullición a las 24 horas para los mampuestos finales; estos datos no se tienen

en cuenta en la media para el análisis.

A partir de los resultados obtenidos en el ensayo de absorción a 24 horas, todas las

probetas realizadas, se encuentran bajo los términos de la normatividad colombiana, la cual

dice, que todo ladrillo compuesto por arcilla debe tener una absorción mínima del 5%,

respecto al peso neto del ladrillo, claro está que una muestra que pueda contener una gran

cantidad de agua tendera a dañarse con mayor rapidez y a no ser muy útil para ningún tipo

de mampostería.

La Figura 33 describe el comportamiento de ensayo de absorción a 24 horas de las

mezclas desarrolladas, en donde se puede ver el aumento de absorción con respecto a las

mezclas realizadas.

110

Figura 33. Porcentaje de absorción obtenido para los mampuestos finales.

Fuente: Autores





Tabla 54. Cuantificación de varianza de las muestras finales para absorción de 24 horas.

Mampuesto

N° Media

Desviación

estándar

(%)

Coeficiente

de

variación

Patrón 9,06 0,06 0,63

1 9,75 0,42 4,32

2 13,53 0,67 4,96

3 10,89 0,92 8,47

4 13,76 0,2 1,44 Fuente: Autores

Por lo tanto, la muestra número 4, fue la mezcla con mejores características, esto

debido a que el mampuesto generado presenta un coeficiente de variación de 1,44 el cual se

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

0 1 2 3 4 5

Ab

sorc

ión

(%

)

Mezcla

111

encuentra en el rango de aceptabilidad de acuerdo con la Norma Técnica de Colombia NTC-

4017, el valor optimo fue evaluado tomando los criterios de mejora de la resistencia a la

compresión y el módulo de rotura del mampuesto, por lo que se determinó esta.

6.6.4. Resultados Ensayo absorción por ebullición a las 5 horas de los mampuestos

finales

Por medio de los estudios realizados, en el ensayo de absorción por ebullición a las 5

horas, se determinaron los valores para cada una de las probetas realizadas y se establece un

valor ponderado de las cinco (5) probetas ensayadas en cada dosificación para cada muestra

de los mampuestos.

A partir de los resultados obtenidos en la prueba de absorción por ebullición a las 5

horas en los mampuestos desarrollados se verifica el aumento en el porcentaje promedio de

absorción con referencia a la muestra patrón, al cual obtuvo un valor de 9,33%, y el

mampuesto con mayor porcentaje de absorción fue la número 4 con un valor de 15,04%,

siendo esta la de mayor capacidad de contener agua, dado que contiene una mayor cantidad

de vacíos, sea por las dosificaciones utilizadas, o por la mezcla de los materiales. Esto se ve

evidenciado en la Tabla 55.

Tabla 55. Absorción a las 5 horas de las muestras finales.

Resultados absorción 5h mampuestos finales

Mampuesto

N°

Muestra 1

(%)

Muestra 2

(%)

Muestra 3

(%)

Muestra 4

(%)

Muestra 5

(%)

Promedio

(%)

Patrón 9,54 9,70 8,45 7,92 9,62 9,33

1 13,72 10,65 11,80 14,23 10,81 11,75

2 13,80 13,88 14,97 14,91 14,24 14,36

3 13,87 10,86 14,81 10,65 12,57 11,99

4 15,07 14,63 15,06 15,04 15,01 15,04 Fuente: Autores

112


de absorción por ebullición a las 5 horas para los mampuestos finales; estos datos no se tienen en

cuenta en la media para el análisis.

De acuerdo a los resultados obtenidos en el ensayo de absorción por ebullición

después de 5 horas, todas las probetas realizadas, se encuentran bajo los términos de la Norma

Técnica de Colombia NTC-4017, la cual dice, que todo ladrillo compuesto por arcilla debe

tener una absorción mínima del 5%, respecto al peso neto del ladrillo, por lo cual los

mampuestos generados tienden a contener una mayor cantidad de agua, debido a las

características de los agregados, por lo cual, la proporción que se tiene según los requisitos

físicos para ladrillos, se encuentra dentro de todos los rangos de meteorización como se

muestra en el ANEXO L, ya sea severa, moderada o despreciable, de esta manera nuestro

mampuesto tiene una meteorización óptima.

La Figura 34 describe el comportamiento del módulo de rotura en el ensayo de

absorción por ebullición a 5 horas de las mezclas desarrolladas, en donde se observa el

incremento del módulo de rotura con respecto a las muestras, y además se establece la

varianza de los datos a partir de los resultados obtenidos en los ensayos a compresión en la

Tabla 57.

113

Figura 34. módulo de rotura para absorción a las 5 horas.

Fuente: Autores





Tabla 56. Cuantificación de varianza de las muestras finales para absorción de 5 horas.

Mampuesto

N° Media

Desviación

estándar

(%)

Coeficiente

de

variación

Patrón 9,33 0,59 6,31

1 11,75 1,41 12,02

2 14,36 0,56 3,88

3 11,99 1,52 12,69

4 15,04 0,03 0,19 Fuente: Autores

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

0 1 2 3 4 5

Ab

sorc

ión

(%

)

Mezcla

114

Dado esto, la muestra número 4, es el mampuesto que presenta las características

óptimas a partir del coeficiente de variación calculado, puesto que obtuvo un porcentaje de

absorción promedio de 15,04%, y con un coeficiente de variación de 0,19, lo cual nos quiere

decir que, al estar por debajo del 10%, es un dato preciso y que se acerca a 0 que es el ideal,

en el momento de hacer cualquier tipo de análisis.

A partir de los datos obtenidos del peso seco de las mezclas con ceniza volante, polvo

de vidrio y fibra de acero respecto a la muestra patrón tiende a disminuir, a medida que se le

agrega una mayor cantidad de ceniza volante, comparativamente con todos los ladrillos

fabricados todos tienden a disminuir su peso seco, dado que la muestra patrón tiene un peso

seco promedio de 2943,4g, y la de la mezcla 4 que es la mezcla con menor peso seco

promedio fue de 2565,5g, por lo cual se evidencia la tendencia de disminuir en peso del

conglomerado con todos los materiales, esto se ve igualmente reflejado en el porcentaje de

absorción, dado que la mezcla final tiende a contener una mayor capacidad de agua, donde

la muestra patrón tuvo un porcentaje de absorción promedio del 8,54% y la mezcla 4 de

14,04%, evidenciando que los materiales usados podrían tender a aligerar el peso del ladrillo

macizo.

6.6.5. Coeficiente de saturación para los mampuestos finales

Con base en los resultados obtenidos en la Figura 35, se determinaron los valores de

coeficiente de saturación para cada mampuesto fabricado, en el cual se evidencia que el

mampuesto número 3 con un coeficiente de saturación de 0.95, pues es el único que se

encuentra por encima de la muestra patrón que presenta un valor de 0.94, las demás matrices

se encuentran por debajo del ladrillo macizo de arcilla, esto solo se refiere a la cantidad de

agua que logra contener cada mampuesto.

115

Figura 35. Coeficiente de saturación muestras finales

.

Fuente: Autores

.

Conforme los resultados obtenidos, los mampuestos generados tienen un único uso

debido a que, el coeficiente de saturación se encuentra por encima de 0,8, el cual puede ser

usado en mampostería que no se encuentre expuesta a la intemperie, y que se encuentre

debidamente recubierta, por lo cual su durabilidad no sería muy extensa, según el ANEXO

L; coeficiente máximo de saturación encontrado, estos mampuestos tienen como

característica básica con respecto a un meteorización despreciable, por el valor obtenido de

coeficiente máximo de saturación, teniendo un uso de mampostería interna que no se

encuentre en contacto con el agua o que deba tener un recubrimiento en sus caras.

6.6.6. Análisis de varianza.

Para realizar el análisis de varianza para las respuestas obtenidas experimentalmente

de forma individual (compresión, módulo de rotura y absorción); se establece como

primera medida si los datos recopilados cumplen con los supuestos de Normalidad y

homocedasticidad. Para esto, se utiliza el software STATGRAPHICS Centurion como

0,91

0,92

0,92

0,93

0,93

0,94

0,94

0,95

0,95

0,96

0 1 2 3 4 5 6

Co

efic

ien

te d

e sa

tura

ció

n

Muestra

116

herramienta estadística con la finalidad de esclarecer los supuestos mencionados

anteriormente y realizar los análisis de varianza respectivos.

Homocedasticidad.

Para comprobar este supuesto en los datos recopilados, se realiza la verificación de

varianza utilizando la prueba de Levene, este método analiza y evalúa la igualdad de

varianzas de cada grupo de datos recopilados en las pruebas de compresión, módulo de

rotura y absorción para las probetas finales.

Normalidad

El supuesto de normalidad se comprueba con el Test de Shapiro- Wilk; esta prueba

se utiliza para contrastar la hipótesis de distribución normal de los datos obtenidos en las

pruebas de compresión, módulo de rotura y absorción de las probetas finales, la lógica que

contempla esta prueba se basa principalmente en las desviaciones que presentan el orden de

las muestras obtenidas experimentalmente con respecto a los valores esperados para una

distribución normal.

Por último, con los supuestos de normalidad y homocedasticidad verificados, se

realiza el análisis de varianza (ANOVA) de un factor con el fin de comparar los resultados

obtenidos en las probetas finales en una variable cuantitativa, estableciendo una

comparación entre los resultados obtenidos con la muestra patrón.

El análisis de varianza de un factor para los resultados obtenidos en los ensayos de

resistencia a la compresión, módulo de rotura y absorción de las mezclas de materiales

ensayadas, establecen una comparación de los valores medios para las 4 mezclas y la muestra

patrón. A continuación, se presentan los resultados de las pruebas de los supuestos y el

117

análisis de varianza para los datos obtenidos en ensayos de resistencia a la compresión,

módulo de rotura y absorción.

Resistencia a la compresión.

Test de Levene´s, datos prueba de resistencia a la compresión.

Tabla 57. Test de Levene´s.

Verificación de Varianza

Prueba Valor-P

Levene's 0,508 0,731 Fuente: Autores

Según la prueba de Levene Tabla 57, se determinó que en la prueba estadística

realizada para los datos de las mezclas finales a compresión, existe homocedasticidad dado

que no hay diferencia estadística significativa entre las desviaciones estándar, donde el valor

P es el resultado estadístico de la prueba, el cual se obtuvo que es mayor de 0,05, ratificando

que la dispersión de los datos son iguales.

Figura 36.Grafica de caja y bigotes.

Fuente: Autores

118

En la Figura 36 se observa el grafico de caja y bigotes el cual permite establecer una

comparación de variabilidad de forma visual en donde se evidencia gráficamente que los

cuartiles obtenidos para cada mezcla fabricada son cercanos o iguales.

Test de Shapiro-wilk, datos prueba de resistencia a la compresión.

Tabla 58.pruebas de Normalidad para comprensión.

Prueba Estadístico valor-P

Estadístico W de

Shapiro-Wilk 0,96 0,61 Fuente: Autores

En la Tabla 58 se compilan los resultados obtenidos en la prueba de Shapiro-Wilk, en

donde se establece la comparación de los cuartiles de distribución normal ajustada a los datos

utilizados en el análisis, se determinó que los datos utilizados provienen de una distribución

normal, esto dado que el valor P obtenido es mayor que el nivel de significancia utilizada él

cual es de 0,05.

Figura 37.Grafica de normalidad de la prueba de compresión con muestra patrón.

Fuente: Autores

119

En la Figura 37 se evidencia la gráfica de normalidad de los datos obtenidos

empíricamente, estableciendo que los datos recopilados se encuentran muy cercanos a la línea

de distribución normal teórica, esto evidenciando que los valores obtenidos se encuentran

muy cercanos de la línea de tendencia proveniente de una distribución normal.

Figura 38. Histograma para la prueba de compresión con la muestra patrón y las muestras realizadas.

Fuente: Autores

En la Figura 38 se puede evidenciar el histograma los datos obtenidos, allí se reafirma

a partir del teorema del límite central que establece que los datos recopilados con respecto a

la frecuencia tienden a tener esta forma característica de campana y se logra obtener la curva

de distribución de gauss, allí se observan valores que tienden a un valor máximo de

frecuencia entre 1,9MPa y 2,1MPa.

120

Análisis de varianza (ANOVA), prueba de resistencia a la compresión.

Análisis de varianza de compresión con muestra patrón

Tabla 59. Resumen análisis de varianza compresión muestras finales con muestra patrón

Prueba de múltiple rango de compresión por

mezcla

Método: 95,0 porcentaje LSD

Mezcla Casos Media Grupos Homogéneos

3 3 1,63 X

1 3 1,88 XX

4 4 2,37 X

2 4 3,01 X

0 4 7,14 X *LSD: Diferencia mínima significativa

Fuente: Autores

La Tabla 59, muestra el valor la media para cada mezcla de menor a mayor

respectivamente, según los resultados obtenidos en la prueba a compresión, con el fin de

determinar si las medias de los resultados obtenidos pueden tener una tendencia, se evidencio

que la mezcla 3 y 1 tienden a tener una media cercana o igual, la mezcla 1 y 4 tiene su media

cercana o igual y la mezcla 2, que obtuvo un mejor resultado, todo esto relacionado con la

diferencia mínima significativa (LSD), para determinar estadísticamente cuales mezclas no

existen diferencias significativas de medias se deduce que solo en las mezclas (1-3) y (1-4)

se cumple ese parámetro.

121

Tabla 60. ANOVA para prueba de compresión por mezcla

Tabla ANOVA para Compresión por Mezcla

Fuente Suma de Cuadrados Gl

Cuadrado

Medio

Razón-

F

Valor-

P

Entre

grupos 77,29 4 19,32 135,82 0

Intra grupos 1,85 13 0,14

Total

(Corr.) 79,14 17 Fuente: Autores

De acuerdo a los resultados obtenidos en la Tabla 60, el análisis de varianza realizado

para los datos correspondientes a la resistencia a la compresión de las probetas finales, arroja

un valor de P menor a 0.05% de significancia, estableciendo que existe una diferencia

estadísticamente significativa para la prueba de resistencia a la compresión, entre una mezcla

y otra. Cabe resaltar que el valor F resultado del análisis hace referencia a la relación

matemática entre la variación de datos de la media de cada grupo con respecto a la media

global.

Test de Levene, prueba de Módulo de rotura

Tabla 61.Test de Levene para la prueba de módulo de rotura.


Prueba Valor-P

Levene's 0,609 0,664 Fuente: Autores

Según la prueba Levene Tabla 61, se determinó que en la prueba estadística realizada

para los datos de las mezclas finales a la prueba de módulo de rotura, existe homocedasticidad

dado que no hay diferencia estadística significativa entre las desviaciones estándar, donde el

valor P es el resultado estadístico de la prueba, el cual se obtuvo que es mayor de 0,05,

ratificando que la dispersión de los datos son iguales.

122

figura 39. Grafica de caja y bigotes.

Fuente: Autores

En la figura 39 se observa el grafico de caja y bigotes el cual permite establecer una



Test de Shapiro-wilk datos prueba de módulo de rotura

Tabla 62.Resultados Prueba de Shapiro Wilks

prueba Estadístico valor-P

Estadístico W de






cual es de 0,05.

123

figura 40.Grafica de normalidad de la prueba de módulo rotura con muestra patrón

Fuente: Autores

En la figura 40 se puede evidenciar la gráfica de normalidad de los datos obtenidos


de tendencia de distribución normal teórica, esto evidenciando que los valores obtenidos se

encuentran dentro de los rangos provenientes de una distribución normal.

figura 41.Histograma para la prueba de módulo de rotura con la muestra patrón y las muestras realizadas.

Fuente: Autores

124

En la figura 41 se puede evidenciar el histograma los datos obtenidos, allí se

reafirma a partir del teorema del límite central que establece que los datos recopilados con

respecto a la frecuencia tienden a tener una forma característica de campana y se logra

obtener la curva de distribución de gauss, allí se observan valores que tienden a un valor

máximo de frecuencia entre 0,7 MPa y 1,0 MPa.

Análisis de varianza (ANOVA), prueba de módulo de rotura

Tabla 63.Resumen análisis de varianza de la prueba de módulo de rotura muestras finales con muestra patrón



3 4 0,84 X

4 3 0,96 X

2 3 1,74 X

1 3 1,76 X


Fuente: Autores

La Tabla 63, muestra el valor de su media, de menor a mayor respectivamente, según

los resultados obtenidos en la prueba de módulo de rotura, con el fin de determinar si las

medias de los resultados obtenidos pueden tener una tendencia, se evidencio que la mezcla 3

y 4 tienden a tener una media cercana o igual, la mezcla 2, 1 y 0 tiene su media cercana o

igual, donde estos últimos mampuestos obtuvieron el mejor resultado, todo esto relacionado

con la diferencia mínima significativa (LSD), para determinar estadísticamente cuales

mezclas no existen diferencias significativas de medias se deduce que solo en las mezclas (3-

4) , (2-1), (2-0) y (1-0) se cumple ese parámetro.

125

Tabla 64.ANOVA prueba módulo de rotura

Tabla ANOVA para módulo de rotura por mezcla

Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio

Razón-

F

Valor-

P

Entre

grupos 4,15 4 1,04 25,6 0


Total

(Corr.) 4,67 17 Fuente: Autores


para los datos correspondientes a la prueba de módulo de rotura de las probetas finales, arroja


estadísticamente significativa para la prueba de módulo de rotura, entre una mezcla y otra.

Cabe resaltar que el valor F resultado del análisis hace referencia a la relación matemática

entre la variación de datos de la media de cada grupo con respecto a la media global.

Test de Levene, Prueba de Absorción a 24 horas

Tabla 65. Test de Levene para la prueba de absorción a 24 horas


Prueba Valor-P

Levene's 1,02 0,43

Fuente: Autores

En la Tabla 65 se determinó que en la prueba estadística realizada para los datos de

las mezclas finales a la prueba de módulo de rotura, existe homocedasticidad dado que no

hay diferencia estadística significativa entre las desviaciones estándar, donde el valor P es el

resultado estadístico de la prueba, el cual se obtuvo que es mayor de 0,05, ratificando que la

dispersión de los datos son iguales.

126

figura 42. Grafica de caja y bigotes.

Fuente: Autores

En la figura 42 se observa el grafico de caja y bigotes el cual permite establecer una



Test de Shapiro-wilk, prueba de absorción a 24 horas.

Tabla 66.pruebas de Normalidad para absorción a 24 horas.

prueba Estadístico valor-P

Estadístico W de






cual es de 0,05.

127

figura 43.Grafica de normalidad de la prueba de absorción a 24 horas con muestra patrón

Fuente: Autores

En la figura 43 se evidencia la gráfica de normalidad de los datos obtenidos


de tendencia de distribución normal teórica, esto evidenciando que los valores obtenidos se

encuentran dentro de los rangos provenientes de una distribución normal.

figura 44.Histograma para la prueba de absorción a las 24 horas con la muestra patrón y las muestras realizadas.

Fuente: Autores

128

En la figura 44 se puede evidenciar el histograma los datos obtenidos, allí se

reafirma a partir del teorema del límite central que establece que los datos recopilados con

respecto a la frecuencia tienden a tener una forma característica de campana y se logra

obtener la curva de distribución de gauss, allí se observan valores que tienden a un valor

máximo de frecuencia entre 12% y 12,4%, siendo estos valores los que más se obtienen al

realizar este tipo de prueba.

Análisis de varianza (ANOVA), prueba de absorción a 24 horas

Análisis de varianza de la prueba de absorción a 24 horas con muestra patrón

Tabla 67. Resumen análisis de varianza prueba absorción 24 horas, muestras finales con muestra patrón



1 3 9,75 X

3 4 11,45 X

0 5 11,62 X

2 5 13,54 X


Fuente: Autores

La Tabla 67, muestra el valor de su media, de menor a mayor respectivamente, según

los resultados obtenidos en la prueba de absorción a 24 horas, con el fin de determinar si las

medias de los resultados obtenidos pueden tener una tendencia, se evidencio que la mezcla 2

y 4 tienden a tener una media cercana o igual, la mezcla 1, 3 y 0 tiene su media cercana o

igual, donde estos últimos mampuestos obtuvieron el mejor resultado, todo esto relacionado

con la diferencia mínima significativa (LSD), para determinar estadísticamente cuales

mezclas no existen diferencias significativas de medias se deduce que solo en las mezclas (1-

3), (1-0), (3-0) y (2-4), se cumple ese parámetro.

129

Tabla 68. ANOVA para Absorción 24 h por Mezcla

Tabla ANOVA para Absorción 24 h por Mezcla

Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio

Razón-

F

Valor-

P

Entre grupos 40,66 4 10,16 6,35 0,0039


Total (Corr.) 63,06 18 Fuente: Autores


para los datos correspondientes a la prueba de módulo de rotura de las probetas finales, arroja


estadísticamente significativa para la prueba de absorción a 24 horas, entre una mezcla y otra.

Cabe resaltar que el valor F resultado del análisis hace referencia a la relación matemática

entre la variación de datos de la media de cada grupo con respecto a la media global.

Análisis clúster multivariado

Por último, se utiliza el método de Ward, el cual es una técnica estadística multivariada

que agrupa datos con el fin de establecer una homogeneidad en los grupos asociados, para

agrupar los resultados obtenidos en los ensayos de resistencia a la compresión, módulo de

rotura y absorción se utiliza el software de Statgraphics el cual agrupa los datos en dos clúster

como se evidencia en la Figura 45

130

Figura 45. Dendograma de Clúster, por el método del vecino más cercano

Fuente: Autores

En la Figura 45 se evidencia el Dendograma vinculando los resultados de las tres pruebas,

en el cual se crean 2 conglomerados donde los valores obtenidos para la muestra patrón se

agrupan en un conglomerado y los valores obtenidos en los ensayos para las mezclas finales

en otro, utilizando como base analítica de agrupación por el método de Ward, el cual se

caracteriza por organizar los valores a partir de la varianza mínima de los datos y de esta

forma construir el grafico de orden jerárquico.

131

7. Conclusiones

Se determinó que la mezcla de mampuesto con mejores características para la

resistencia a la compresión fue la número 2 (mezcla con contenido 14% de polvo de

vidrio, 1.2% de fibra de acero, 2.8% de ceniza volante y 82% de arcilla), la cual

obtuvo un valor de 3,01MPa. Este valor obtenido es muy bajo con respecto l de la

muestra patrón, lo cual conlleva a que el mampuesto no es conveniente para usos

correspondientes a mampostería estructural o sometido bajo condiciones de

intemperie por la baja resistencia a compresión obtenida.

Se obtuvo que la mezcla del mampuesto con menor cantidad de absorción fue el de

la mezcla número 1 (mezcla con contenido 12% de polvo de vidrio, 1.0% de fibra de

acero, 2.3% de ceniza volante y 84,7% de arcilla), obteniendo un porcentaje de

absorción de 9,75 el cual se da por el mampuesto que contuvo la menor cantidad de

agua, y en la distribución de los materiales fue el más idóneo.

Para cada material se evaluaron las mismas propiedades físico-mecánicas en la cual,

la única que obtuvo un comportamiento con mejoría fue la fibra de acero, esto debido

a que, en su comportamiento a compresión y a flexión se obtuvieron valores

superiores a la muestra patrón. Evaluando el polvo de vidrio, este generó una perdida

en el comportamiento a flexión y compresión, por sus características físicas las

cuales no son convenientes para mampostería en arcilla y por último la ceniza volante

generó una depreciación en cuanto a la resistencia a compresión y a la flexión, debido

a la capacidad de contener agua, lo cual causa que el mampuesto tienda a

fracturarse con una menor cantidad de carga.

132

Al evaluar los ladrillos, se identificó que el mampuesto con mejores características

fue el número 1 (mezcla con contenido 12% de polvo de vidrio, 1.0% de fibra de

acero, 2.3% de ceniza volante y 84.7% de arcilla), dado que obtuvo un módulo de

rotura de 1,38 MPa, este valor se encuentra por debajo de la muestra patrón, por lo

cual se evidencia que la matriz realizada no es conveniente para ningún tipo de

mampostería.

Se obtuvo que el coeficiente de saturación para el mampuesto, las mejores

proporciones fueron dadas por la mezcla 1 y 2 con un valor de 0,91, el cual demuestra

que este tipo de mampuesto es conveniente típicamente para mampostería interna que

no encuentre a la intemperie, debido a la capacidad que tiene de contener agua.

Se determinó que la probeta que obtuvo mejores resultados para la prueba a

compresión fue el mampuesto desarrollado con fibras de acero a pesar de que no se

obtuvo un valor mayor al de la muestra patrón, respecto al módulo de rotura la

composición del mejor ladrillo fue con polvo de vidrio y a que este supero el umbral

promedio de la muestra patrón.

Se determino que los datos recopilados experimentalmente para las probetas finales

cumplen con los supuestos de normalidad y homocedasticidad permitiendo realizar

el análisis de varianza para los datos de resistencia a la compresión, módulo de rotura

y absorción de las probetas finales.

El análisis de varianza de un solo factor realizado para las pruebas de resistencia a la

compresión, módulo de rotura y absorción arrojaron que existe una diferencia

133

significativa entre las respuestas de cada variable con respecto al factor de mezcla en

cada caso individualmente.

Se determino en el análisis multivariado el Dendograma a partir de los datos

recopilados para cada prueba, en donde se establece una clasificación de 2 clúster que

agrupan los datos a partir de la distancia entre puntos cercanos, conllevando a concluir

que la muestra patrón presenta una menor variabilidad de datos agrupándose en un

solo clúster.

134

8. Recomendaciones

Evidenciando las problemáticas que se presentaron en la elaboración de los mampuestos,

se establecen ciertas pautas, las cuales serán convenientes para el desarrollo de un proyecto

con afinidad, las cuales son dadas según los resultados obtenidos, los criterios fueron dados

bajo el proceso de ejecución del mampuesto, por lo cual son dadas únicamente para el

desarrollo de los mampuestos con las características dadas inicialmente.

Para el proceso de mezclado de materiales, se evidencio la problemática

de distribución del material para el mampuesto, por lo cual se recomienda el uso de

una maquina industrial, que tenga la capacidad de combinar los materiales de forma

continua, como los mezcladores de hélice, el cual por sus características genera una

mezcla homogénea cuando se trata de materiales en polvo, o partículas de bajo

tamaño nominal.

Se recomienda el uso de un tipo de arcilla con mejores características, la cual tenga

una baja plasticidad, que su composición de material contenga un porcentaje mayor

del 60% de silicatos de calcio SiO2, para que adquiera una mayor resistencia el

mampuesto.

Para el transporte de los mampuestos, se debe realizar de manera idónea, en el cual

estos no generen ninguna fricción con otro mampuesto, deben ser transportados de

manera individual, puesto que puede generar dilataciones en las muestras y de tal

manera perder resistencia, si es posible donde se realicen las muestras realizar el fallo

de estos mismos.

Para el desarrollo óptimo de las pruebas, se deben tener en cuenta las

especificaciones técnicas, que se dan en la norma NTC 4017, específicamente en los

135

aditamentos necesarios para realizar el ensayo de flexión para las probetas de

mampostería.

Para mejorar los resultados de las pruebas de flexión, se recomienda calibrar la prensa

antes de cada fallo, con el fin de que no genere datos atípicos, en el desarrollo de la

prueba.

Para la continuación de la investigación, se deben realizar análisis en muretes, para

los mampuestos fabricados, con el fin de analizar las características mecánicas que

tienen al realizar un conglomerado.

Se recomienda en futuras investigaciones realizar el diseño de experimento para la

conformación de las pobretas finales de modo que se reúna información que conduzca

a deducciones válidas y abarquen los sesgos arrojados en esta investigación.

136

9. Bibliografía

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139

ANEXO A

Humedad: Se toman dos muestras de material

Tabla 69. Datos para el ensayo de humedad.

Humedad

Recipiente Nº 35 76

Peso del suelo húmedo + recipiente. (gr) 70,47 56,43

Peso del suelo seco + recipiente. (gr) 63,48 50,23

Peso del recipiente. (gr) 20,01 11,58

Peso del suelo seco. (gr) 13,32 17,14

Peso del agua. (gr) 6,99 6,2

Contenido de humedad. (%) 16,08% 16,04%

Promedio. (%) 16,06% Fuente: Autores

Se utiliza la formula establecida en la sección 122 de INVIAS, la cual es:

𝑊 =𝑊1 − 𝑊2

𝑊2 − 𝑊𝐶𝑋100 =

𝑊𝑊

𝑊𝑆 𝑋100

Donde:

W: Contenido de agua (%)

W1: Masa del recipiente con el espécimen húmedo, g;

W2: Masa del recipiente con el espécimen seco, g;

Wc: Masa del recipiente, g;

Nombre del ensayo

Normas(s)

Nombre de los estudiantes

Tipo de material a analizar


Determinación de humedad, tamaño de partículas, limite líquido, limite plástico e índice de plasticidad y

gravedad especifica

INVE-122-13, INVE-123-13, INVE-125-13, INVE-126-13, INVE 128-13

Fabio Leonardo Ardila Gonzalez, Juan Pablo Traslaviña Chacon

Arcilla

DESARROLLO Y EVALUACIÓN DE UN MAMPUESTO DE ARCILLA REFORZADO CON FIBRAS DE

ACERO, POLVO DE VIDRIO Y CENIZA VOLANTE.

Departamento de Ingeniería civil

140

Ww: Masa del agua, g;

Ws: Masa de las partículas sólidas, g.

Se obtienen los siguientes resultados:

Tabla 70. Resultados Humedad

Resultados

Recipiente Nº M 76

Peso del suelo húmedo + recipiente. (g) 35,46 28,13

Peso del suelo seco + recipiente. (g) 33,33 25,83

Peso del recipiente. (g) 20,01 11,58

Peso del suelo seco. (g) 13,32 17,14

Peso del agua. (g) 2,13 2,3



Granulometría: Se toman 500 gramos de material para realizar el análisis

granulométrico, cabe resaltar que los tamices utilizados para este material son los

tamices N 8, N 10, N 16, N 20, N 40, N 60, N 80, N 100 Y N 200 debido a que el

material pasa completamente por la malla de tamices más grandes.

141

Tabla 71. Granulometría arcilla

Granulometría

Tamiz W. Retenido W. Corregido Retenido Retenido

Acumulado Pasa

N in (mm) (g) (g) % % %

8 0,094 2,36 0,00 0,00 0,00 0,00 100,00

10 0,079 2 12,17 12,23 2,45 2,45 97,55

16 0,047 1,18 47,75 47,81 9,56 12,01 87,99

20 0,033 0,85 15,16 15,23 3,05 15,06 84,94

40 0,017 0,425 133,52 133,59 26,72 41,77 58,23

60 0,012 0,25 155,52 155,59 31,12 72,89 27,11

80 0,010 0,18 0,78 0,85 0,17 73,06 26,94

100 0,006 0,15 34,34 34,41 6,88 79,94 20,06

200 0,003 0,075 69,19 69,26 13,85 93,79 6,21

Fondo 31,03 31,03 6,21 100,00 0,00

Suma 499,46 500,00 100 Fuente: Autores

Se establecen los diámetros D10, D30 y D60 del material analizado con el fin de

estimar los coeficientes de uniformidad y el coeficiente de curvatura los cuales permiten

establecer las condiciones granulométricas del suelo estableciendo si está mal o bien gradado.

Los coeficientes de uniformidad y curvatura se establecen con las siguientes formulas:

𝐶𝑢 =𝐷60

𝐷10

𝐶𝑐 =𝐷30

2

𝐷10 ∗ 𝐷60

Tabla 72. Coeficientes granulometría


D10 (mm) 0,0041 Cu 4,325

D30 (mm) 0,0123 Cc 2,073

D60 (mm) 0,0178

Fuente: Autores

142

Se obtuvo Figura 46, la curva granulométrica:

Figura 46. Curva granulométrica de la arcilla

Fuente: Autores

Limite Liquido: Se utiliza una muestra de material de 200 gramos que pasa por el

tamiz N 40, utilizando la metodología planteada en la sección 125 de la norma para

materiales INVIAS, el limite liquido se determina por tanteos en donde la porción de

muestra se esparce sobre la cazuela de bronce que se divide en dos con el ranurador,

permitiendo que esas dos partes fluyan como resultados de los golpes recibidos por la

caída repetida de la cazuela sobre una base. Se toman 3 muestras de material y se

realiza el procedimiento encontrando los siguientes resultados.

Tabla 73.Datos de entrada limite liquido

Limite líquido

Recipiente Nº 130 101 145

Peso del suelo húmedo + recipiente. (g) 49,41 39,00 44,97

Peso del suelo seco + recipiente. (g) 43,53 36,25 40,94

Peso del recipiente. (g) 26,38 26,44 26,30

Peso del suelo seco. (g) 17,15 9,81 14,64

Peso del agua. (g) 5,88 2,76 4,03

Contenido de humedad. (%) 34,3% 28,1% 27,5%

Nº de golpes 11 24 38 Fuente: Autores

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0,010,1110

Pas

a (%

)


143

Luego se evidencia en la Figura 47.que relaciona el número de golpes vs el contenido

de humedad de las muestras para encontrar la línea de tendencia de los datos.

Figura 47. Contenido de humedad vs Número de golpes.

Fuente: Autores

Teniendo la ecuación de la recta de la línea de tendencia obtenida en el ensayo, se

establece el contenido de humedad para 25 golpes, el cual viene siendo el limite liquido del

material.

𝑦 = −5,696 ln(25) + 47,448 = 29%

Limite liquido = 29%

Limite plástico e índice de plasticidad: Se determina presionando 2 gramos de material

de manera repetida una pequeña porción de suelo húmedo, de manera de formar rollos

de 3.2 mm de diámetro. El limite plástico es la humedad más baja con la cual se pueden

formar rollos de suelo de este diámetro.

y = -5,696ln(x) + 47,448

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

10 100

Co

nte

nid

o d

e h

úm

edad

(%

)

Número de golpes

144

Tabla 74. Datos de entrada limite plástico

Límite plástico

Recipiente Nº M 76

Peso del suelo húmedo + recipiente. (gr) 35,46 28,13

Peso del suelo seco + recipiente. (gr) 33,33 25,83

Peso del recipiente. (gr) 20,01 11,58

Peso del suelo seco. (gr) 13,32 17,14

Peso del agua. (gr) 2,13 2,3



El limite plástico es 16 %

Índice de plasticidad: Teniendo en cuenta la sección 126 de INVIAS para ensayos

de materiales se utiliza la siguiente ecuación para determinar el índice de plasticidad.

𝐼𝑃 = 𝐿𝐿 − 𝐿𝑃

Donde:

LL: Limite liquido (Número entero)

LP: Limite plástico (Número entero)

encontrando:

𝐼𝑃 = 29% − 16% = 13%

Gravedad especifica: Se toma una muestra representativa de suelo y se realiza el

análisis utilizando un picnómetro de 500 ml. Obteniendo los siguientes datos de

entrada

Tabla 75. Datos de entrada gravedad especifica.

Datos de entrada

Muestra Arcilla

Frasco N 15

Wbs 702,00

Temperatura 45,50

Wbw 650,00

Recipiente L -21

Muestra seca + recipiente 202,30

Peso recipiente 117,50

Peso del suelo seco 84,8

Peso específico de solidos 2,6 Fuente: Autores

145

Teniendo los datos recopilados en laboratorio, se utiliza la siguiente ecuación para

determinar la gravedad especifica del material.

𝐺𝑠 =𝑤𝑠

(𝑤𝑏𝑤 − (𝑤𝑏𝑠 − 𝑤𝑠))

Donde:

Wbs: Peso del frasco + agua+ muestra a T ºC

Wbw: Peso del frasco + agua a T ºC (de la curva de calibración)

Ws : Peso del suelo seco

Gs= Gravedad especifica del material

Encontrando:

𝐺𝑠 = 2,6𝑔

𝑐𝑚3

146

ANEXO B

1. Ficha técnica suministrada por ASEQUÍMICOS

Figura 48. Ficha técnica polvo de vidrio

Fuente: ASEQUIMICOS

147

2. Pruebas realizadas al material.

Gravedad especifica: Se toma una muestra representativa de suelo y se realiza el


entrada

Tabla 76. Datos de entrada gravedad especifica polvo de vidrio

Datos de entrada

Muestra P.V

Frasco N 2,0

Wbs 682,2

Temperatura 45,0

Wbw 651,8

Recipiente L-26



Ws 52,3

Fuente: Autores

Normas(s) INVE-128-13

Nombre de los estudiantes Fabio Leonardo Ardila Gonzalez, Juan Pablo Traslaviña Chacon

Tipo de material a analizar Polvo de vidrio





Nombre del ensayo DETERMINACIÒN DE LA GRAVEDAD ESPECIFICA

148

A continuación, en la Figura 49, se muestra una imagen del ensayo realizado.

Figura 49. Prueba de laboratorio gravedad especifica

Fuente: Autores



𝐺𝑠 =𝑤𝑠


Donde:





Encontrando:

𝐺𝑠 = 2,4𝑔

𝑐𝑚3

149

ANEXO C

1. Datos suministrados por la empresa TERMOPAIPA

Tabla 77. Composición mineralógica

Composición

mineralógica

Compuesto Contenido (%)

Mullita 19,2

Quarzo 19

Omphacita 0,7

Hermatita 0,3

Amorfo 60,8

Fuente: Ficha de composición TERMOPAIPA

Tabla 78. Características físicas ceniza volante

Características físicas

Parámetro Resultado

Humedad (%) 0

Inquemados (%) 12

Ret Malla 325 (%) 18,96

SiO2 (%) 48,67

80,49 Al2O3 (%) 25,62

Fe2O3 (%) 5,2


Na2O (%) 0,4

SO3 (%) 1

Fuente: Ficha de composición TERMOPAIPA

150

2. Pruebas realizadas al material



tamices N 20, N 40, N 60,N 80, N 100 Y N 200 debido a que el material pasa

completamente por la malla de tamices más grandes.

Tabla 79. Granulometría ceniza volante

Granulometría

Tamiz w

recipiente

W

total

W.

Retenido

W.

Corregido Retenido

Retenido

Acumulado Pasa

N in (mm) (g) (g) % % %

20 0,033 0,85 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 100,00

40 0,017 0,425 64,00 65,04 1,04 2,15 0,43 0,43 99,57

60 0,012 0,25 80,00 94,41 14,41 15,52 3,10 3,54 96,46

80 0,010 0,18 56,00 56,84 0,84 1,95 0,39 3,93 96,07

100 0,006 0,15 79,00 87,59 8,59 9,71 1,94 5,87 94,13

200 0,003 0,075 120,00 439,32 319,32 320,43 64,09 69,95 30,05

Fondo 85,00 235,23 150,23 150,23 30,05 100,00 0,00


Se establecen los diámetros D10, D30 y D60 del material analizado con el fin de estimar

los coeficientes de uniformidad y el coeficiente de curvatura los cuales permiten establecer

las condiciones granulométricas del suelo estableciendo si está mal o bien gradado. Los

coeficientes de uniformidad y curvatura se establecen con las siguientes formulas:

𝐶𝑢 =𝐷60

𝐷10

Normas(s) INVE-123-13, INVE-128-13

Nombre de los estudiantes Fabio Leonardo Ardila Gonzales, Juan Pablo Traslaviña Chacon

Tipo de material a analizar Ceniza volante





Nombre del ensayo DETERMINACIÒN TAMAÑO DE PARTICULAS, DETERMINACIÒN DE LA GRAVEDAD ESPECIFICA

151

𝐶𝑐 =𝐷30

2

𝐷10 ∗ 𝐷60

Tabla 80. Datos finales granulometría ceniza volante


D10 (mm) 0,032 Cu 3,763

D30 (mm) 0,075 Cc 1,456

D60 (mm) 0,12

Fuente: Autores

Se observa en Figura 50, la curva granulométrica:

Figura 50. Curva Granulométrica ceniza volante

Fuente: Autores

Gravedad especifica: Se toma una muestra representativa del material y se realiza el


entrada.

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0,010,1110P

asa

(%)


152

Tabla 81. Datos de entrada gravedad especifico ceniza volante

Datos de entrada

Muestra C.V

Frasco N 2,0

Wbs 682,2

Temperatura 45,0

Wbw 651,8

Recipiente L-26



Ws 52,3

Fuente: Autores



𝐺𝑠 =𝑤𝑠


Donde:





Encontrando:

𝐺𝑠 = 2,4𝑔

𝑐𝑚3

153

ANEXO D



tamices N 8, N 10, N 20 y N 40 debido a que el material se retiene completamente

por los tamices menores al tamiz número 40.

Tabla 82. Granulometría fibra de acero

Granulometría

Tamiz w recipiente W

total

W.

Retenido

W.

Corregido Retenido

Retenido

Acumulado Pasa

N in (mm) (g) (g) % % %

8 0,094 2,36 0,00 0,00 0,00 0,00 100,00

10 0,079 2 41,00 46,21 5,21 5,73 1,15 1,15 98,85

16 0,047 1,18 35,00 293,36 258,36 258,88 51,78 52,92 47,08

20 0,033 0,85 39,00 119,83 80,83 81,35 16,27 69,19 30,81

40 0,017 0,425 84,00 204,96 120,96 121,48 24,30 93,49 6,51

P.40 64,00 96,57 32,57 32,57 6,51 100,00 0,00


Se establecen los diámetros D10, D30 y D60 del material analizado con el fin de estimar

los coeficientes de uniformidad y el coeficiente de curvatura los cuales permiten establecer

las condiciones granulométricas del suelo estableciendo si está mal o bien gradado. Los

coeficientes de uniformidad y curvatura se establecen con las siguientes formulas:

𝐶𝑢 =𝐷60

𝐷10





Nombre del ensayo DETERMINACIÒN TAMAÑO DE PARTICULAS, DETERMINACIÒN DE LA GRAVEDAD ESPECIFICA

Normas(s) INVE-123-13, INVE-128-13


Tipo de material a analizar Fibra de acero

154

𝐶𝑐 =𝐷30

2

𝐷10 ∗ 𝐷60

Tabla 83. Resultados de granulometría fibra de acero


D10 0,5422 Cu 2,671

D30 0,8427 Cc 0,904

D60 1,4481

Fuente: Autores

Se observa en la Figura 51, la curva granulométrica:

Figura 51. Curva granulométrica fibra de acero.

Fuente: Autores

Gravedad especifica: Se toma una muestra representativa del material y se realiza el


entrada

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0,1110P

asa

(%)


155

Tabla 84. Datos de entrada gravedad especifica fibra de acero

Datos de entrada

Muestra F.A

Frasco N 4,0

Wbs 737,0

Temperatura 46,0

Wbw 655,8

Recipiente 11,0



Peso del suelo seco 100,0 Fuente: Autores

A continuación, en la Figura 52, se muestra una imagen del ensayo realizado.

Figura 52. Resultados laboratorio gravedad especifica fibra de acero.

Fuente: Autores


determinar la gravedad específica del material.

𝐺𝑠 =𝑤𝑠


Donde:

156





Encontrando:

𝐺𝑠 = 5,3𝑔

𝑐𝑚3

Absorción: las muestras iniciales fueron sumergidas en agua durante 24 horas, para

determinar el valor de su masa sumergida, para luego ingresarlas al horno durante

24 horas a una temperatura de alrededor 110°C., para de esta manera obtener el

valor de la masa seca de la muestra y por último se calcula el porcentaje de

absorción como se muestra en la ecuación.

𝐴𝑏𝑠(%) =𝑚𝑖 − 𝑚𝑓

𝑚𝑖∗ 100

𝐴𝑏𝑠(%) =0.7

Donde:

mi: masa saturada de la muestra.

mf: masa seca de la muestra.

157

ANEXO E

Muestras patrón y ceniza volante

Tabla 85. Resultados maquina Universal muestra patrón y ceniza volante-1

Fuente: Autores

Normas(s) NTC 4017


Tipo de material a analizar Ceniza volante, polvo de vidrio y fibra de acero





Nombre del ensayo RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN- RESULTADOS MAQUINA UNIVERSAL

158

Tabla 86.Resultados maquina Universal muestra patrón y ceniza volante-2

Fuente: Autores

Tabla 87. Resultados maquina Universal Polvo de vidrio-1

Fuente: Autores

159

Tabla 88. Resultados maquina Universal Polvo de vidrio-2

Fuente: Autores

Tabla 89.. Resultados maquina Universal Fibra de acero-1

Fuente: Autores

160

ANEXO F

Teniendo en cuenta las ecuaciones mencionadas en el documento para determinar la

resistencia a la compresión descritas en el capítulo de resultados y análisis de resultados, se

establece la resistencia a la compresión para cada muestra fallada.

1. Muestras patrón.

Tabla 90.Resultados prueba de resistencia a compresión de la muestra patrón.

Muestra Patrón

Id W (KN) L (mm) b (mm) A (mm2) C (MPa)

1 104,05 124,65 119,89 14944,29 6,96

2 105,53 124,45 120,02 14936,49 7,07

3 105,56 125,00 119,78 14972,50 7,05

4 111,63 124,30 119,92 14906,06 7,49

5 92,60 124,90 119,96 14983,00 6,18

Ponderado 103,88 124,66 119,91 14948,47 6,95 Fuente: Autores





Nombre del ensayo RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN- RESULTADOS COMPRESIÓN MUESTRAS

Normas(s) NTC 4017



161

2. Muestras con ceniza volante.

2.1. Muestras con reemplazo de 3% en peso de ceniza volante.

Tabla 91. Resultados prueba de resistencia a compresión ceniza volante del 3%.

Muestra 90g (3%)


1 75,89 125,50 119,78 15032,39 5,05

2 78,60 125,40 120,02 15050,51 5,22

3 90,81 125,30 120,10 15048,53 6,04

4 80,88 125,75 119,98 15087,49 5,36

5 94,41 125,65 119,77 15049,10 6,27


2.2. Muestras con reemplazo de 5,5% en peso de ceniza volante.

Tabla 92. Resultados prueba de resistencia a compresión ceniza volante del 5,5%.

Muestra 165g (5,5%)


1 58,29 124,50 120,03 14943,74 3,90

2 54,04 125,05 119,86 14988,49 3,61

3 59,45 124,70 119,87 14947,79 3,98

4 53,30 124,50 119,99 14938,76 3,57

5 60,03 124,45 119,93 14925,29 4,02



Tabla 93. Resultados prueba de resistencia a compresión ceniza volante del 7%.

Muestra 210g (7%)


1 49,25 124,25 119,89 14896,33 3,31

2 59,59 124,05 119,94 14878,56 4,01

3 57,84 124,65 120,02 14960,49 3,87

4 54,91 124,55 119,74 14913,62 3,68

5 55,34 124,60 119,86 14934,56 3,71

Ponderado 55,39 124,42 119,89 14916,71 3,71 Fuente: Autore

162


Tabla 94.Resultados prueba de resistencia a compresión ceniza volante del 8%.

Muestra 240g (8%)


1 36,57 124,35 119,56 14867,29 2,46

2 20,47 124,45 119,78 14906,62 1,37

3 31,95 124,50 119,99 14938,76 2,14

4 25,67 125,05 120,01 15007,25 1,71

5 20,81 124,65 120,12 14972,96 1,39


3. Muestras con adición de polvo de vidrio.

3.1. Muestras con reemplazo de 10% en peso de polvo de vidrio.

Tabla 95. Resultados prueba de resistencia a compresión del polvo de vidrio de 10%.

Muestra 300g (10%)


1 61,43 125,15 121,00 15143,15 4,06

2 77,62 125,05 120,90 15118,55 5,13

3 76,48 124,59 120,80 15050,47 5,08

4 79,87 124,65 121,20 15107,58 5,29

5 61,68 124,60 121,10 15089,06 4,09



Tabla 96.Resultados prueba de resistencia a compresión del polvo de vidrio de 15%.

Muestra 450g (15%)


1 69,76 124,75 120,30 15007,43 4,65

2 57,20 125,05 120,70 15093,54 3,79

3 54,70 124,70 121,00 15088,70 3,62

4 105,83 124,50 121,00 15064,50 7,03

5 55,40 124,85 120,50 15044,43 3,68


163

3.3. Muestras con reemplazo de 20 % en peso de polvo de vidrio.


Muestra 600g (20%)


1 93,95 124,65 119,70 14920,61 6,30

2 49,96 124,95 120,10 15006,50 3,33

3 48,83 124,70 120,30 15001,41 3,26

4 91,21 125,05 120,50 15068,53 6,05

5 93,51 124,65 120,90 15070,19 6,21




Muestra 750g (25%)


1 65,81 125,05 120,50 15068,53 4,37

2 76,60 124,90 120,70 15075,43 5,08

3 63,95 124,80 120,30 15013,44 4,26

4 53,99 125,10 121,00 15137,10 3,57

5 51,63 125,15 120,60 15093,09 3,42


4. Muestras con adición de fibra de acero.

4.1. Muestras con reemplazo de 0,5 % en peso de fibra de acero.

Tabla 99. Resultados prueba de resistencia a compresión de fibra de acero del 0,5%.

Muestra 15g (0,5%)


1 129,41 125,15 120,70 15105,61 8,57

2 106,39 125,15 120,60 15093,09 7,05

3 142,36 124,99 120,70 15086,29 9,44

4 137,43 125,05 120,80 15106,04 9,10

5 146,44 125,15 120,70 15105,61 9,70


164

4.2.Muestras con reemplazo de 0,7 % en peso de fibra de acero.

Tabla 100.Resultados prueba de resistencia a compresión de fibra de acero del 0,7%.

Muestra 21g (0,7%)


1 133,64 124,55 121,00 15070,55 8,87

2 153,04 124,85 121,00 15106,85 10,13

3 113,08 125,25 121,00 15155,25 7,46

4 149,15 124,50 121,50 15126,75 9,86

5 143,88 124,75 122,00 15219,50 9,45




Muestra 30g (1%)


1 110,61 124,65 119,70 14920,61 7,41

2 129,48 124,30 120,10 14928,43 8,67

3 106,66 124,55 120,50 15008,28 7,11

4 109,28 124,15 120,50 14960,08 7,31

5 127,69 124,30 120,90 15027,87 8,50


4.4.Muestras con reemplazo de 1,3 % en peso de fibra de acero


Muestra 39g (1,3%)


1 123,68 124,75 120,10 14982,48 8,26

2 124,019 124,75 120,50 15032,38 8,25

3 119,35 124,75 121,00 15094,75 7,91

4 100,35 125,05 120,70 15093,54 6,65

5 118,43 125,15 120,90 15130,64 7,83


165

5. Probetas optimas con los tres materiales.

5.1.Muestras con 12 % en peso de polvo de vidrio, 1 % de fibra de acero y 2,3 % de

ceniza volante.

Tabla 103. Resultados prueba de resistencia a compresión de muestra patrón con la mezcla 1.

Mezcla 1


1 22,87 125,05 120,50 15068,53 1,52

2 33,53 124,90 120,70 15075,43 2,22

3 54,93 124,80 120,30 15013,44 3,66

4 28,54 125,10 121,00 15137,10 1,89

5 57,90 125,15 120,60 15093,09 3,84


5.2.Muestras con 13 % en peso de polvo de vidrio, 1,1 % de fibra de acero y 2,5 %

de ceniza volante.

Tabla 104.Resultados prueba de resistencia a compresión de muestra patrón con la mezcla 2.

Mezcla 2


1 41,33 124,65 119,70 14920,61 2,77

2 43,48 124,95 120,10 15006,50 2,90

3 38,50 124,70 120,30 15001,41 2,57

4 18,31 125,05 120,50 15068,53 1,21

5 57,33 124,65 120,90 15070,19 3,80



de ceniza volante.


Mezcla 3


1 45,20 124,75 120,30 15007,43 3,01

2 44,50 125,05 120,70 15093,54 2,95

3 19,86 124,70 121,00 15088,70 1,32

4 23,60 124,50 121,00 15064,50 1,57

5 29,88 124,85 120,50 15044,43 1,99


166

5.4.Muestras con 15 % en peso de polvo de vidrio, 1,3 % de fibra de acero y 3 % de

ceniza volante.


Mezcla 4


1 24,79 125,15 121,00 15143,15 1,64

2 30,03 125,05 120,90 15118,55 1,99

3 33,05 124,59 120,80 15050,47 2,20

4 40,69 124,65 121,20 15107,58 2,69

5 38,89 124,60 121,10 15089,06 2,58

Ponderado 33,49 124,81 121,00 15101,76 2,22

Fuente: Autores

167

ANEXO G


Fuente: Autores





Nombre del ensayo MODULO DE ROTURA- RESULTADOS MAQUINA UNIVERSAL

Normas(s) NTC 4017



168


Fuente: Autores

Polvo de vidrio y ceniza volante

Tabla 109. Resultados maquina Universal polvo de vidrio y fibra de acero-1

Fuente: Autores

169

Tabla 110.Resultados maquina Universal polvo de vidrio y fibra de acero-2

Fuente: Autores

170

ANEXO H

Teniendo en cuenta las ecuaciones mencionadas en el documento para determinar el

módulo de roturo descritas en el capítulo de resultados y análisis de resultados, se

establece la resistencia a la compresión para cada muestra fallada.


Tabla 111. Resultados prueba de módulo de rotura de la muestra patrón.

Muestra Patrón


1 2,69 224,00 119,00 58,00 11,00 2,04

2 2,70 223,80 120,30 57,50 10,00 2,08

3 2,21 224,10 120,10 57,70 12,00 1,67

4 2,66 223,70 121,10 56,20 11,00 2,11

5 2,65 223,90 120,90 56,10 17,00 1,99

Ponderado 2,58 223,90 120,28 57,10 12,20 1,98 Fuente: Autores





Nombre del ensayo MODULO DE ROTURA- RESULTADOS MUESTRAS

Normas(s) NTC 4017



171



Tabla 112.Resultados prueba de módulo de rotura de la ceniza volante del 3%.

Muestra 90g (3%)


1 2,14 224,30 120,02 52,89 15,00 1,86

2 1,44 224,20 119,98 52,79 3,00 1,42

3 1,90 223,90 119,96 52,89 16,00 1,64

4 2,15 224,30 120,12 52,68 2,00 2,13

5 1,56 224,00 119,88 52,89 11,00 1,42


2.2.Muestras con reemplazo de 5,5% en peso de ceniza volante.

Tabla 113.Resultados prueba de módulo de rotura de la ceniza volante del 5,5%.

Muestra 165g (5,5%)


1 1,72 226,00 119,86 52,89 22,00 1,41

2 1,79 225,00 119,74 52,94 4,00 1,74

3 2,21 224,00 119,95 52,78 22,00 1,79

4 1,79 226,00 119,78 52,67 23,00 1,46

5 1,32 225,40 119,88 52,77 2,00 1,32


2.3.Muestras con reemplazo de 7% en peso de ceniza volante.


Muestra 210g (7%)


1 1,77 224,10 120,06 53,01 13,00 1,56

2 1,77 223,80 120,12 52,89 22,00 1,43

3 1,68 223,90 119,86 52,65 37,00 1,14

4 1,73 225,30 119,86 52,96 2,00 1,72

5 1,93 224,00 119,83 53,01 10,00 1,76


172

2.4.Muestras con reemplazo de 8% en peso de ceniza volante.


Muestra 240g (8%)


1 1,16 224,50 120,03 53,02 27,00 0,88

2 1,42 225,01 120,10 52,84 20,00 1,18

3 1,35 224,80 119,94 52,98 2,00 1,33

4 1,94 223,50 119,78 52,76 12,00 1,74

5 1,13 223,10 119,86 52,68 4,00 1,10




Tabla 116.Resultados prueba de módulo de rotura de polvo de vidrio del 10%.

Muestra 300g (10%)


1 1,49 224,10 121,50 57,00 10,00 1,16

2 2,83 223,80 120,90 53,10 18,00 2,34

3 2,52 223,90 121,10 53,90 12,00 2,16

4 2,44 223,50 121,00 59,10 18,00 1,62

5 2,88 223,10 120,90 60,20 7,00 2,07




Muestra 450g (15%)


1 2,92 224,10 119,50 57,90 12,00 2,19

2 2,87 224,20 119,80 57,40 10,00 2,23

3 3,14 224,30 119,70 58,10 19,00 2,18

4 2,59 224,50 121,00 54,80 18,00 2,02

5 3,53 224,00 120,30 57,00 19,00 2,52


173



Muestra 600g (20%)


1 3,36 224,50 120,03 53,02 4,00 3,24

2 2,23 224,80 119,94 52,98 10,00 2,04

3 1,91 223,10 119,86 52,68 5,00 1,84

4 3,89 224,20 119,78 52,97 16,00 3,34

5 1,40 224,50 120,50 53,40 13,00 1,22




Muestra 750g (25%)


1 2,75 224,70 120,70 53,10 16,00 2,34

2 2,38 223,80 120,12 52,89 4,00 2,30

3 2,64 225,00 120,10 53,30 10,00 2,38

4 3,52 223,90 119,86 52,65 10,00 3,24

5 2,50 225,30 119,86 52,96 9,00 2,32




Tabla 120.Resultados prueba de módulo de rotura de fibra de acero del 0,5%

Muestra 15g (0,5 %)


1 1,31 224,10 121,00 54,00 14,00 1,10

2 2,06 223,80 120,90 53,10 7,00 1,91

3 3,90 223,90 121,10 53,90 33,00 2,63

4 2,04 225,10 120,70 57,00 24,00 1,39

5 1,30 225,30 121,00 56,50 14,00 1,00


174



Muestra 21g (0,7%)


1 1,53 224,50 121,00 54,80 18,00 1,20

2 4,08 224,10 120,00 55,10 28,00 2,83

3 1,89 225,00 121,00 55,20 26,00 1,33

4 1,77 224,10 121,50 57,00 23,00 1,20

5 2,43 224,00 121,50 57,20 20,00 1,69



Tabla 122.Resultados prueba de módulo de rotura de fibra de acero del 1%

Muestra 30g (1%)


1 3,51 224,10 119,50 57,90 35,00 2,03

2 2,93 224,30 119,30 57,10 30,00 1,86

3 3,38 224,20 119,80 57,40 33,00 2,03

4 3,87 223,90 119,30 58,90 3,00 3,06

5 2,11 224,30 119,70 58,10 4,00 1,70




Muestra 39g (1,3%)


1 1,79 224,70 120,70 53,10 18,00 1,49

2 4,15 225,00 120,10 53,30 4,00 3,96

3 1,42 224,50 120,50 53,40 13,00 1,23

4 2,96 224,50 121,00 57,50 18,00 2,10

5 2,23 224,50 120,70 57,30 12,00 1,70


175



ceniza volante.

Tabla 124.Resultados prueba de Modulo de rotura de muestra patrón con la mezcla 1

Mezcla 1


1 2,01 224,70 120,70 53,10 19,00 1,65

2 0,78 223,80 120,12 52,89 12,00 0,70

3 1,12 225,00 120,10 53,30 20,00 0,91

4 1,70 223,90 119,86 52,65 12,00 1,54

5 2,11 225,30 119,86 52,96 2,00 2,08



de ceniza volante.

Tabla 125.Resultados prueba de Modulo de rotura de muestra patrón con la mezcla 2

Mezcla 2

Id W (N) L (mm) b (mm) d (mm) x (mm) MR (MPa)

1 1,13 224,50 120,03 53,02 24,00 0,89

2 0,14 224,80 119,94 52,98 3,00 0,14

3 2,49 223,10 119,86 52,68 34,00 1,75

4 1,80 224,20 119,78 52,97 23,00 1,43

5 2,30 224,50 120,50 53,40 11,00 2,04


176


de ceniza volante.

Tabla 126.Resultados prueba de Modulo de rotura de muestra patrón con la mezcla 3.

Mezcla 3


1 1,14 224,10 119,50 57,90 7,00 0,90

2 2,71 224,20 119,80 57,40 25,00 1,79

3 1,34 224,30 119,70 58,10 20,00 0,92

4 1,01 224,50 121,00 54,80 30,00 0,69

5 1,02 224,00 120,30 57,00 5,00 0,84



ceniza volante.

Tabla 127.Resultados prueba de Modulo de rotura de muestra patrón con la mezcla 4.

Mezcla 4


1 1,28 224,10 121,50 57,00 24,00 0,86

2 1,57 223,80 120,90 53,10 36,00 1,05

3 1,18 223,90 121,10 53,90 17,00 0,96

4 2,05 223,50 121,00 59,10 24,00 1,28

5 0,89 223,10 120,90 60,20 5,00 0,65


177

ANEXO I


absorción a 24 horas descritas en el capítulo de resultados y análisis de resultados, se

establece los datos obtenidos para la prueba de absorción para cada muestra fallada.


Tabla 128.Resultados Prueba de Absorción de 24 horas muestra patrón

Muestra Patrón


1 3,02 3,29 8,99

2 2,84 3,09 9,10

3 2,96 3,19 7,94

4 2,97 3,20 7,61

5 2,91 3,17 9,08






Nombre del ensayo ABSORCIÓN 24 HORAS- RESULTADOS

Normas(s) NTC 4017



178



Tabla 129.Resultados Prueba de Absorción de 24 horas con ceniza volante del 3%

Muestra 90g (3%)


1 2,52 2,79 10,83

2 2,54 2,80 10,17

3 2,49 2,74 10,03

4 2,52 2,81 11,62

5 2,61 2,87 9,84



Tabla 130.Resultados prueba de Absorción de 24 horas con ceniza volante del 5,5%.

Muestra 165g (5,5%)


1 2,56 2,86 11,84

2 2,57 2,89 12,38

3 2,56 2,85 11,46

4 2,47 2,77 12,00

5 2,51 2,79 11,14



Tabla 131.Prueba de Absorción de 24 horas con ceniza volante del 7%

Muestra 210g (7%)


1 2,56 2,88 12,83

2 2,58 2,93 13,77

3 2,41 2,75 13,79

4 2,54 2,89 13,53

5 2,46 2,82 14,40


179


Tabla 132. Resultados prueba de Absorción de 24 horas con ceniza volante del 8%

Muestra 240g (8%)


1 2,47 2,81 13,70

2 2,55 2,90 13,39

3 2,54 2,89 13,66

4 2,57 2,92 13,40

5 2,52 2,89 14,18

Ponderado 258 2,88 13,67 Fuente: Autores



Tabla 133.Resultados prueba de Absorción de 24 horas con Polvo de vidrio del 10%.

Muestra 300g (10%)


1 2,70 2,98 10,28

2 2,70 2,98 10,42

3 2,77 3,05 10,09

4 2,77 3,06 10,30

5 2,74 3,02 10,20




Muestra 450g (15%)


1 2,75 3,02 9,88

2 2,83 3,09 9,24

3 2,96 3,30 11,45

4 2,82 3,11 10,35

5 2,94 3,23 9,77


180


Tabla 135. Resultados prueba de Absorción de 24 horas con Polvo de vidrio del 20%.

Muestra 600g (20%)


1 2,65 2,88 8,83

2 2,53 2,81 11,13

3 2,52 2,79 10,95

4 2,56 2,80 9,56

5 2,53 2,81 10,92




Muestra 750g (25%)


1 2,95 3,19 8,09

2 2,94 3,21 9,32

3 2,91 3,14 7,75

4 2,94 3,21 9,21

5 2,95 3,22 8,93




Tabla 137. Resultados prueba de Absorción de 24 horas con fibra de acero del 0,5%.

Muestra 15g (0,5%)


1 2,86 3,11 8,80

2 3,16 3,42 7,99

3 2,81 3,04 8,44

4 3,17 3,46 9,04

5 3,16 3,44 8,80


181



Muestra 21g (0,7%)


1 2,96 3,29 10,98

2 3,15 3,44 9,16

3 3,11 3,42 10,07

4 3,24 3,55 9,54

5 3,18 3,51 10,37



Tabla 139. Resultados prueba de Absorción de 24 horas con fibra de acero del 1%.

Muestra 30g (1%)


1 3,04 3,36 10,58

2 3,08 3,40 10,51

3 2,87 3,20 11,26

4 3,17 3,49 10,24

5 3,02 3,32 9,98




Muestra 39g (1,3%)


1 2,78 3,09 11,16

2 3,20 3,50 9,56

3 3,12 3,42 9,40

4 3,22 3,54 10,02

5 3,03 3,32 9,46


182



ceniza volante.

Tabla 141.Resultados prueba de Absorción de 24 horas de la mezcla 1.

Mezcla 1


1 2,66 3,02 13,35

2 2,76 3,01 9,28

3 2,74 3,02 10,09

4 2,56 2,91 13,45

5 2,76 3,03 9,87



de ceniza volante.

Tabla 142. Resultados prueba de Absorción de 24 horas de la mezcla 2.

Mezcla 2


1 2,75 3,10 12,71

2 2,60 2,94 13,08

3 2,65 3,03 14,30

4 2,48 2,83 14,11

5 2,64 3,00 13,48


183


de ceniza volante.


Mezcla 3


1 2,60 2,94 13,11

2 2,69 2,97 10,42

3 2,48 2,83 14,04

4 2,80 3,09 10,30

5 2,59 2,90 11,95



ceniza volante.


Mezcla 4


1 2,28 2,62 14,64

2 2,73 3,10 13,53

3 2,58 2,95 14,29

4 2,48 2,82 13,83

5 2,73 3,12 13,91


6. Teniendo en cuenta las ecuaciones utilizadas en el capítulo de absorción, se

determina el coeficiente de saturación como se demuestra en la siguiente tabla.

6.1. Tabla de resultados para la obtención del coeficiente de saturación, para el

polvo la ceniza volante.

184

Tabla 145. Resultados coeficiente de saturación de la ceniza volante

Fuente: Autores

6.2.Tabla de resultados para la obtención del coeficiente de saturación, para el polvo

de vidrio.

Tabla 146.Resultados coeficiente de saturación del polvo de vidrio

Fuente: Autores

6.3.Tabla de resultados para la obtención del coeficiente de saturación, para la fibra

de acero.

Tabla 147. Resultados coeficiente de saturación de la fibra de acero

Fuente: Autores

Abs-5h Abs-24h Coef Abs-5h Abs-24h Coef Abs-5h Abs-24h Coef Abs-5h Abs-24h Coef Abs-5h Abs-24h Coef

Muestra 1

(%)9,54 8,99 0,94 11,17 10,83 0,97 12,13 11,84 0,98 13,30 12,83 0,96 14,02 13,70 0,98

Muestra 2

(%)9,70 9,10 0,94 10,59 10,17 0,96 12,65 12,38 0,98 14,01 13,77 0,98 13,87 13,39 0,97

Muestra 3

(%)8,45 7,94 0,94 10,84 10,03 0,93 11,97 11,46 0,96 14,26 13,79 0,97 14,41 13,66 0,95

Muestra 4

(%)7,92 7,61 0,96 12,10 11,62 0,96 12,54 12,00 0,96 14,06 13,53 0,96 14,03 13,40 0,96

Muestra 5

(%)9,62 9,08 0,94 10,47 9,84 0,94 11,57 11,14 0,96 14,88 14,40 0,97 14,57 14,18 0,97

Promedio 9,05 8,54 0,94 11,03 10,50 0,95 12,17 11,76 0,97 14,10 13,66 0,97 14,18 13,67 0,96

8,0Reemplazo

(%)

0,0 3,0 5,5 7,0


Muestra 1

(%)9,54 8,99 0,94 9,82 8,09 0,82 9,58 8,83 0,92 11,69 9,88 0,84 10,65 10,28 0,97

Muestra 2

(%)9,70 9,10 0,94 10,30 9,32 0,90 11,73 11,13 0,95 10,01 9,24 0,92 11,46 10,42 0,91

Muestra 3

(%)8,45 7,94 0,94 9,57 7,75 0,81 11,74 10,95 0,93 11,82 11,45 0,97 10,81 10,09 0,93

Muestra 4

(%)7,92 7,61 0,96 9,89 9,21 0,93 10,34 9,56 0,92 11,41 10,35 0,91 11,02 10,30 0,93

Muestra 5

(%)9,62 9,08 0,94 9,95 8,93 0,90 11,71 10,92 0,93 10,92 9,77 0,89 10,93 10,20 0,93

promedio 9,05 8,54 0,94 9,91 8,66 0,87 11,02 10,28 0,93 11,17 10,14 0,91 10,97 10,26 0,94

10,0Reemplazo

(%)

0,0 25,0 20,0 15,0


Muestra 1

(%)9,54 8,99 0,94 11,23 11,16 0,99 11,14 10,58 0,95 11,59 10,98 0,95 11,00 8,80 0,80

Muestra 2

(%)9,70 9,10 0,94 10,09 9,56 0,95 11,49 10,51 0,92 10,53 9,16 0,87 9,28 7,99 0,86

Muestra 3

(%)8,45 7,94 0,94 10,61 9,40 0,89 11,82 11,26 0,95 11,54 10,07 0,87 9,86 8,44 0,86

Muestra 4

(%)7,92 7,61 0,96 10,30 10,02 0,97 11,09 10,24 0,92 10,56 9,54 0,90 9,69 9,04 0,93

Muestra 5

(%)9,62 9,08 0,94 11,00 9,46 0,86 11,37 9,98 0,88 11,03 10,37 0,94 9,98 8,80 0,88

Promedio 9,05 8,54 0,94 10,65 9,92 0,93 11,38 10,52 0,92 11,05 10,03 0,91 9,96 8,61 0,87

7,0 8,0Reemplazo

(%)

0,0 3,0 5,5

185

6.4. Tabla de resultados para la obtención del coeficiente de saturación, para las

mezclas finales

Tabla 148.Resultados coeficiente de saturación de laos mampuestos finales

Fuente: Autores


Muestra 1

(%)9,54 8,99 0,94 13,72 13,35 0,97 13,80 12,71 0,92 13,87 13,11 0,94 15,07 14,64 0,97

Muestra 2

(%)9,70 9,10 0,94 10,65 9,28 0,87 13,88 13,08 0,94 10,86 10,42 0,96 14,63 13,53 0,93

Muestra 3

(%)8,45 7,94 0,94 11,80 10,09 0,85 14,97 14,30 0,95 14,81 14,04 0,95 15,06 14,29 0,95

Muestra 4

(%)7,92 7,61 0,96 14,23 13,45 0,95 14,91 14,11 0,95 10,65 10,30 0,97 15,04 13,83 0,92

Muestra 5

(%)9,62 9,08 0,94 10,81 9,87 0,91 14,24 13,48 0,95 12,57 11,95 0,95 15,01 13,91 0,93

Promedio 9,05 8,54 0,94 12,24 11,21 0,91 14,36 13,53 0,94 12,55 11,96 0,95 14,96 14,04 0,94

3 4Reemplazo

(%)

Patrón 1 2

186

ANEXO J


absorción a 5 horas descritas en el capítulo de resultados y análisis de resultados, se

establece los datos obtenidos para la prueba de absorción para cada muestra fallada.


Tabla 149. Resultados prueba de absorción a 5 horas para la muestra patrón.

Muestra Patrón


1 3,02 3,31 9,54

2 2,84 3,11 9,70

3 2,96 3,21 8,45

4 2,97 3,21 7,92

5 2,91 3,19 9,62






Nombre del ensayo ABSORCIÓN 5 HORAS- RESULTADOS

Normas(s) NTC 4017



187


2.1 Muestras con reemplazo de 3% en peso de ceniza volante.

Tabla 150. Resultados prueba de absorción a 5 horas para la ceniza volante con el 3%.

Muestra 90g (3%)


1 2,52 2,80 11,17

2 2,54 2,81 10,59

3 2,49 2,76 10,84

4 2,52 2,82 12,10

5 2,61 2,89 10,47



Tabla 151. Resultados prueba de absorción a 5 horas para la ceniza volante con el 5,5%.

Muestra 165g (5,5%)


1 2,56 2,87 12,13

2 2,57 2,90 12,65

3 2,56 2,86 11,97

4 2,47 2,78 12,54

5 2,51 2,80 11,57




Muestra 210g (7%)


1 2,56 2,90 13,30

2 2,58 2,94 14,01

3 2,41 2,76 14,26

4 2,54 2,90 14,06

5 2,46 2,83 14,88


188



Muestra 240g (8%)


1 2,47 2,82 14,02

2 2,55 2,91 13,87

3 2,54 2,91 14,41

4 2,57 2,93 14,03

5 2,53 2,90 14,57




Tabla 154. Resultados prueba de absorción a 5 horas para el polvo de vidrio del 10%.

Muestra 300g (10%)


1 2,70 2,99 10,65

2 2,70 3,01 11,46

3 2,77 3,07 10,81

4 2,77 3,08 11,02

5 2,74 3,04 10,93




Muestra 450g (15%)


1 2,75 3,07 11,69

2 2,83 3,12 10,01

3 2,96 3,31 11,82

4 2,82 3,14 11,41

5 2,94 3,27 10,92


189



Muestra 600g (20%)


1 265 2,90 9,58

2 253 2,83 11,73

3 252 2,81 11,74

4 256 2,82 10,34

5 253 2,83 11,71

Ponderado 256 2,84 11,02 Fuente: Autores


Tabla 157.Resultados prueba de absorción a 5 horas para el polvo de vidrio del 25%.

Muestra 750g (25%)


1 2,95 3,24 9,82

2 2,94 3,24 10,30

3 2,91 3,19 9,57

4 2,94 3,23 9,89

5 2,95 3,25 9,95




Tabla 158. Resultados prueba de absorción a 5 horas para la fibra de acero del 0,5%.

Muestra 15g (0,5%)


1 2,86 3,17 11,00

2 3,16 3,46 9,28

3 2,81 3,08 9,86

4 3,17 3,48 9,69

5 3,16 3,48 9,98


190



Muestra 21g (0,7%)


1 2,96 3,31 11,59

2 3,15 3,48 10,53

3 3,11 3,47 11,54

4 3,24 3,59 10,56

5 3,18 3,53 11,03



Tabla 160. Resultados prueba de absorción a 5 horas para la fibra de acero del 1%.

Muestra 30g (1%)


1 3,04 3,38 11,14

2 3,08 3,43 11,49

3 2,87 3,21 11,82

4 3,17 3,52 11,09

5 3,02 3,37 11,37




Muestra 39g (1,3%)


1 2,78 3,10 11,23

2 3,20 3,52 10,09

3 3,12 3,46 10,61

4 3,22 3,55 10,30

5 3,03 3,37 11,00


191



ceniza volante.

Tabla 162.Resultados prueba de absorción a 5 horas para las muestras optimas, mezcla 1.

Mezcla 1


1 2,66 3,02 13,35

2 2,76 3,01 9,28

3 2,74 3,02 10,09

4 2,56 2,91 13,45

5 2,76 3,03 9,87



de ceniza volante.


Mezcla 2


1 2,75 3,10 12,71

2 2,60 2,94 13,08

3 2,65 3,03 14,30

4 2,48 2,83 14,11

5 2,64 3,00 13,48


192


de ceniza volante.


Mezcla 3


1 2,60 2,94 13,11

2 2,69 2,97 10,42

3 2,48 2,83 14,04

4 2,80 3,09 10,30

5 2,59 2,90 11,95



ceniza volante.


Mezcla 4


1 2,28 2,62 14,64

2 2,73 3,10 13,53

3 2,58 2,95 14,29

4 2,48 2,82 13,83

5 2,73 3,12 13,91


193

ANEXO K

Registro fotográficos pruebas realizadas en mampuestos

Mampuestos fabricados, para llevar al horno

Muestras de ceniza volante y viruta de acero, antes

del ingreso al horno

Muestras de polvo de vidrio y muestras patrón,

antes del ingreso al horno

Figura 53. Mampuestos fabricados antes de cocción.

Fuente: Autores

194

Mampuestos de polvo de vidrio, despues de prueba a Flexión.

Mampuesto polvo de vidrio,

falla parte superior

Mampuesto polvo de

vidrio, falla en la base

Mampuesto polvo de vidrio,

después de falla

Figura 54. Ladrillos fallados polvo de vidrio

Fuente: Autores

195

Mampuestos de polvo de vidrio, despues de prueba a compresión.

Mampuestos para fallar, polvo de

vidrio.

Mampuesto en proceso de falla por

compresión, polvo de vidrio.

Mampuesto luego de aplicarle la

carga para la falla, del polvo de

vidrio.

Figura 55. Fallas mampuestas

Fuente: Autores

196

Mampuestos de polvo de vidrio, prueba de Absorción.

Peso del mampuesto Dimensiones del

mampuesto

Mampuesto en absorción 24

horas

Figura 56. Prueba de absorción.

Fuente: Autores

197

Pruebas de Absorción por ebullición

Mampuestos, tras 5 horas de estar em fuego

Mampuestos, luego en reposo después de 5

horas

Figura 57. Absorción por ebullición 5 horas.

Fuente: Autores

198

Distribución de los materiales en cada mampuesto.

Distribución material polvo

de Vidrio

Distribución material viruta

de acero

Distribución material del

mampuesto final

Figura 58. Distribución de los materiales en los mampuestos.

Fuente: Autores

Pruebas a compresión de los mampuestos muestras finales

Pruebas a compresión

inicio


antes de iniciar


después de fallar

Figura 59. Ensayo a compresión mampuestos.

Fuente: Autores

199

Pruebas a Flexión de los mampuestos muestras finales


inicio


antes de iniciar


después de fallar

Figura 60. Mampuestos después de la falla.

Fuente: Autores

200

ANEXO L

Tabla 166. Requisitos físicos para ladrillos dolidos de construcción

Resistencia mínima a la

compresión, área total,

MPa(psi)

Absorción de agua

máxima por

ebullición durante 5

horas, %

Coeficiente máximo

de saturación

Calidad

Media de

cinco

ladrillos

Individual

Media

de cinco

ladrillos

Individual

Media

de cinco

ladrillos

Individual

SW1 20,7 (3000) 17,2

(2500) 17 20 0,78 0,80

MW2 17,2 (2500) 15,2

(1500) 22 25 0,88 0,90

NW3 10,3 (1500) 8,6 (1250) Sin

límite Sin límite

Sin

límite Sin límite

1 meteorización severa.

2 meteorización moderada.

3 meteorización despreciable.

Fuente: (ASTM C62) (Copyright ASTM, reimpreso con su permiso)

Desarrollo y evaluación de un mampuesto de arcilla ...

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