UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL REGIÓN XALAPA EVALUACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE TABIQUE ROJO DE LA REGIÓN DE XALAPA EN BASE A LA NORMA NMX-C-036-ONNCCE-2004 TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL PRESENTA JOSE LUIS HERNÁNDEZ HERNÁNDEZ DIRECTORES DR. MIGUEL ÁNGUEL BALTAZAR ZAMORA DR. DEMETRIO NIEVES MENDOZA Xalapa, Veracruz, México. 2008 Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. Índice Introducción CAPITULO 1. Marco teórico. 1.1 Historia de la mampostería en la construcción…………………………………….7 1.2 Mampostería prehispánica………………………………………………………….7 1.2.1 Comienzo de la mampostería………….………………………………… 9 1.2.2 Ladrillo como elemento estructural…….………………………………...9 1.3 Tipos de mampostería………………………………………………………………11 1.3.1Mampostería de piedras naturales……….….…………………………..11 1.3.2Mampostería según el labrado……………..………………………….…11 1.3.3 Mampostería reforzada…………………………………………………..13 1.4 Materiales de construcción……………………………………………………...…15 1.4.1 Morteros………………………………………………………………...…15 1.4.2Piedras artificiales…..…………………..………………………………....17 1.5 Ladrillo como material deconstrucción…...……………………………………....17 1.5.1 Componentes del ladrillo………………………..………………………..19 1.5.1.1 Arcilla………………….…………………………………...….....19 1.5.1.2 Arena. …………………………………………………………....20 1.5.1.3 Agua………....……………………………………………….......22 1.5.2Proceso de fabricación industrializado del ladrillo…………..….………22 1.5.3 Proceso de fabricación del ladrillo de la región……..…………..……..27 1.5.3.1 Amasado…………………………….…………………..…….…27 1.5.3.2 Moldeo…………………………………………………..…….…28 1.5.3.3 Secado…………………………………………………...………30 1.5.3.4 Cocción…………………………………………………….…….31 1.5.4 Diferencia entre el ladrillo elaborado industrialmente y el ladrillo elaborado artesanalmente…….………………………………………….…….32 Universidad Veracruzana 2 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. 1.5.5 Tipos de ladrillo…………………………………………………..………33 1.5.6 Uso del ladrillo………………………………………………………..…..33 1.5.7 Aparejo de ladrillos………………………………………………..……..34 CAPITULO 2. Metodología experimental. 2.1 Pruebas de laboratorio en los ladrillos en estudio…………………………….…37 2.1.1 Determinación de las dimensiones norma NMX-C-038-ONNCCE2004……………..……………………………………………………………..……..37 2.1.2 Resistencia a la compresión norma NMX-C-036-ONNCCE2004…………….................………………………………………………………...41 2.1.3 Especificaciones y métodos de prueba norma NMX-C-404-ONNCCE1997. ……..………………………………………………………………………..…46 2.2 Ensayo de los especímenes de estudio……………………………………….….49 CAPITULO 3. Resultados y análisis de resultados. 3.1Resultados de dimensiones norma NMX-C-038-ONNCCE-2004………………55 3.1.1 Especímenes fabricados en El Castillo……..……………………………...55 3.1.2 Especímenes fabricados en El Chico………..……………………………..55 3.1.3 Especímenes fabricados en Miradores……………………………………..56 3.2 Resultados de la resistencia a compresión norma NMX-C-036-ONNCCE2004…………………………………………………………………………………….....57 3.2.1 Especímenes fabricados en El Castillo………………………………,…....58 3.2.2 Especímenes fabricados en El Chico………………………………,,……..58 3.2.3 Especímenes fabricados en Miradores……………………………….…….59 Universidad Veracruzana 3 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. 3.3 Resultados de las especificaciones y métodos de prueba norma NMX-C-404ONNCCE-1997…………………………………………………………………………..60 3.3.1 Especímenes fabricados en El Castillo……………………………..………60 3.3.2 Especímenes fabricados en El Chico…………..………………..…………60 3.3.3 Especímenes fabricados en Miradores……………………………..………61 CAPITULO 4. Conclusiones. 4.1 Conclusiones…………………………………………………………………..…….62 4.2 Recomendaciones……………………………………………………………..……62 BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………………….……63 Universidad Veracruzana 4 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. INTRODUCCIÓN La presente investigación tiene como objetivo la comprobación de la resistencia a compresión para distintas muestras de tabiques seleccionado aleatoriamente, debido a que no existen estudios previos, de ahí la importancia de este estudio. Por lo tanto, se da a conocer la resistencia a la compresión que presentan los tabiques fabricados en tres sitios de producción. El proceso de ensayo se elaboró con base en la norma NMX-C-036-ONNCCE-2004 y se comparó con la resistencia mínima a compresión como indica la norma NMX-C-404-ONNCCE-1997 para comprobar si los tabiques fabricados de una manera artesanal cumplen con las especificaciones que indica dicha norma. También se usó la norma NMX-C-038ONNCCE-2004, la cual indica la manera de medir los tabiques. En el capítulo 1 se detallará la historia que ha tenido este material en la construcción ya que, con el paso del tiempo, se ha mejorado; en un principio la mayoría de las viviendas se realizaban con elementos abundantes en la naturaleza, tales como el barro, la piedra, bambú etc., sin embargo, esto ha cambiado con el paso del tiempo, ya que los tabiques realizados con arcilla tienen mayor resistencia, pues reciben un mejor tratamiento a los materiales que se utilizan en su elaboración. También se mencionarán los componentes del tabique, las características geométricas y el proceso de fabricación industrializado de este material, así como el proceso artesanal: el proceso de preparación de la mezcla, el moldeo, el secado y la cocción de los especímenes, ya que es el proceso que se utiliza para la fabricación en la región y, de manera ilustrativa, las formas en que se puede colocar este material en una obra de construcción. En el capítulo 2 se abordarán las normas que se utilizaron para la realización del estudio, las cuales son: determinación de las dimensiones, ya que ésta indica las tres dimensiones que se deben de registrar y la manera de cómo se debe llevar a cabo la medición de cada tabique, los instrumentos que se utilizarán para este fin y la aproximación con que se deben reportar tales resultados ; resistencia a la compresión, en la cual se indica el proceso de selección de los especímenes, la velocidad de aplicación de la carga, la manera de cabecear los tabiques, la forma en que se colocarán las placas y los especímenes en la prensa, al igual que expresa la forma en que se deben de analizar los resultados obtenidos y la manera de presentar el informe ; especificaciones y métodos de prueba, esta norma indica la resistencia mínima que deben soportar los tabiques fabricados con arcilla. También se expondrá de manera detallada el proceso de ensayo de los especímenes analizados. Universidad Veracruzana 5 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. En el capítulo 3 se dan a conocer los resultados del estudio realizado con las pruebas mencionadas en el capítulo anterior; las dimensiones se presentan por medio de tablas que muestran los resultados de las dimensiones de cada tabique para cada lugar analizado; posteriormente, se muestra una tabla que indica el área que esta sujeta a compresión para cada tabique y lugar analizado y la resistencia a compresión por medio de una tabla que muestra los resultados obtenidos para cada tabique en estudio en kgf. Las gráficas representan los resultados obtenidos del estudio realizado, dando a conocer en cada gráfica la resistencia a la compresión que soportó cada tabique en kgf/cm2, el número para cada tabique en estudio y el lugar analizado, así como el intervalo de resistencia que presentaron las muestras analizadas. En el capítulo 4 se dan a conocer las conclusiones del estudio, se observó que la totalidad de los especímenes realizados artesanalmente cumplen con la resistencia mínima que indican las normas de los capítulos anteriormente citados y se expresan las recomendaciones que se realizan para la utilización del tabique fabricado en la región. Universidad Veracruzana 6 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. Capitulo 1 Marco teórico 1.1.- Historia de la mampostería en la construcción. Desde el período neolítico1, en todas las representaciones constructivas de las cuales se tiene constancia en estos días, se muestran soluciones a problemas, manifestadas en diversos rubros por las sociedades primitivas o asentamientos formales. A través de la historia, estas soluciones fueron modificándose y, por medio de la comunicación entrelazada o generacional, fueron mejoradas. Así, es notable la cantidad de monumentos que han llegado en un magnífico estado de conservación hasta la actualidad. Desde el principio de los asentamientos humanos en comunidades, el material estructural empleado para las construcciones fue la piedra; elemento abundante en la naturaleza, el cual con ingenio y destreza, podía ser remoldeado y trabajado, con base en un desarrollo de las herramientas convenientes para cada tipo de piedra que se deseaba utilizar. Al encontrar limitaciones a la piedra por trabajabilidad, y en gran parte gracias al ingenio del constructor, nació la idea de fabricar una "piedra", que fuese fácil de moldear, transportar y colocar en obra. De estas necesidades, mediante un proceso de cocción del barro, nace el tabique recocido, que además daba una resistencia aceptable, y se podía fabricar en grandes cantidades y por sus dimensiones, era fácil de transportar, a su vez fácil de colocar en obra, uniendo las piezas entre sí por medio de morteros de arena, cal y cemento natural. 1.2.- Mampostería prehispánica. Las culturas mexicanas, al igual que las de otros países construyeron estructuras imponentes de mampostería de piedras naturales o artificiales. 1 Etapa prehistórica que se desarrolla desde el año 7000 a.C. hasta aproximadamente el año 3000 a.C., se le conoce como etapa de la piedra pulida. Universidad Veracruzana 7 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. Los Olmecas (1200 a.C) para la edificación de La Venta (Villahermosa, Tabasco) utilizaron muros de bloque de barro rojo y amarillo unidos también con barro. Los mayas hicieron grandes e impresionantes construcciones desde el periodo preclásico medio y grandes ciudades. Los monumentos más notables son las pirámides que construyeron en sus centros religiosos, junto a los palacios de sus gobernantes. Toda la piedra para las estructuras mayas parece haber sido tomada de canteras locales; con frecuencia era piedra caliza que, recientemente extraída, permanecía suficientemente blanda como para ser trabajada con herramientas de piedra, y sólo se endurecía pasado un tiempo, al perder su humedad natural. Además del uso estructural de la piedra caliza, utilizaban piedra caliza aplastada, quemada y batida que poseía propiedades similares al cemento y era usado ampliamente tanto para acabados de repello, como para unir piedras; En el Valle de México (en el periodo preclásico, 700 a C) ya se utilizaba mampostería con varios fines, pues aparece el concepto de basamento para templos, muros de contención y plataformas revestidas de rocas para casas.2 Figura 1.1. Pirámide maya elaborada con piedra caliza. 2 MÉNDEZ, Ramírez Ce Tochtli, Determinación del Comportamiento de Edificación con Mampostería, Facultad de ingeniería Civil, Xalapa Ver, Octubre 2001. Pág. 6 Universidad Veracruzana 8 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. 1.2.1.- Comienzo de la mampostería. Las piezas construidas a mano, a base de moldes, secadas al sol y el mortero de barro constituyen el principio de la mampostería. Las propiedades de la mampostería están sujetas a variaciones de la resistencia debido al escaso control que se tiene para su manufactura que es, esencialmente, artesanal. 3 Los primeros materiales que se utilizaban para la construcción que eran de adobe y seguían las formas naturales que estos materiales generaban. El adobe era cocido en hornos hasta principios del tercer milenio a.C se utilizó para la realización del ladrillo cerámico. Éste era asentado con alquitrán que era abundante en la zona de oriente. Es una sustancia bituminosa, grasa, oscura y de olor fuerte, que se obtiene de la destilación de ciertas materias orgánicas, principalmente de la hulla, turba, carbón, huesos y de algunas maderas resinosas. 1.2.2.- Ladrillo como elemento estructural. El uso del ladrillo como elemento constructivo, se conoce desde la antigüedad. La materia prima para la conformación y elaboración de ladrillos es la arcilla. Los primeros núcleos de habitación, en los que aparecen construcciones realizadas en material imperecedero, se dan en Mesopotamia (Tell Mureybet y Ali Kosh) en el IX milenio a. C. Se trata de casas rectangulares construidas en tapial, que es una mezcla de tierra, arcilla y elementos aglutinantes de características muy primitivas. En el VIII milenio a. C. se detectan en Mureybet viviendas edificadas con bloques calcáreos unidos por mortero de arcilla. Simultáneamente, 3 MÉNDEZ, Ramírez Ce Tochtli, op cit Pág. 6. Universidad Veracruzana 9 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. en Ali Kosh aparecen los primeros ladrillos de adobe, aunque de muy pequeño tamaño y destinados a conformar depósitos y pequeños almacenes. Éstos serán los sistemas de construcción hasta que durante el período de Samarra (año 5500 a. C.) se comiencen a erigir edificios con ladrillos de adobe. En el año 3000 a. C. aparece el ladrillo cocido (Palacio de Nippur en Mesopotamia), usándose como elemento decorativo y cubrimiento de muros realizados en adobe. Posteriormente, la cultura del imperio romano fue la gran difusora de la construcción en ladrillo. Esta manera de diseñar y construir edificios, casas, templetes, muros, delimitaciones, etc., permitió la edificación de los vastos complejos monumentales del Imperio. Esta tarea hubiera sido muy difícil de completar con cualquier otro material. Por ejemplo, los monumentos erigidos con ladrillo podían ser recubiertos con piedra y estuco4 para mejorar el acabado. De esta forma, los romanos se convirtieron en los grandes difusores del uso del ladrillo, pues a su accesibilidad se añadía la posibilidad de producir grandes cantidades a corto plazo, con la consiguiente reducción de costos y de tiempo. Además, constituían un material muy resistente que podía conseguirse de diversas formas y tamaños. Figura 1.2. Tabique de barro antiguo. 4 Pasta de grano fino compuesta de cal apagada, mármol pulverizado y pigmentos naturales, que se endurece por secado. Universidad Veracruzana 10 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. 1.3.- Tipos de mampostería Existen diferentes clasificaciones de la mampostería, según el tipo de material con el que estén fabricados: los hay desde piedras naturales, hasta la mampostería de piedras artificiales. Los tipos de mampostería de piedras naturales se usan a menudo en las cimentaciones y las artificiales en la construcción donde se requiere un mejor acabado. 1.3.1.- Mampostería de piedras naturales. El material que se forma por la unión de piedras artificiales o naturales es lo que se conoce como mampostería. Las zonas de contacto entre las piedras individuales constituyen planos de debilidad para la transmisión de las fuerzas de tensión y cortante. La unión entre las piedras individuales se realiza por medio de juntas de mortero de diferentes composiciones. La mampostería de piedras naturales se relaciona más al diseño y construcción de cimientos, muros de retención y otros sistemas estructurales de mampostería conocidos como de tercer tipo, que son los formados por piedras naturales sin labrar, unidas por mortero. 1.3.2.-Mampostería según el labrado El componente básico para la construcción de mampostería es la unidad o pieza que, por su origen, puede ser natural o artificial. Las unidades de piedra natural se utilizan sin labrar o labradas. En México suelen distinguirse los Universidad Veracruzana 11 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. siguientes tipos de mampostería de acuerdo con la forma en que ha sido labrada la piedra natural. 1. Mampostería de primera. La piedra se labra en paralelepípedos regulares con una cara expuesta de forma rectangular. Las unidades de piedra de este tipo reciben el nombre de sillares. Figura 1.3. Mampostería de primera. 2. Mampostería de segunda. La piedra se labra en prismas en forma variable siguiendo la configuración natural con la que llega de la cantera. Figura: 1.4. Mampostería de segunda. Universidad Veracruzana 12 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. 3. Mampostería de tercera. La piedra se utiliza con la forma irregular con que llega de la cantera, aunque procurando que la cara expuesta sea aproximadamente plana. Figura: 1.5. Mampostería de tercera. 1.3.3 Mampostería reforzada Brunel, insigne ingeniero británico, propuso en 1813 el refuerzo de una chimenea en la construcción con mampostería reforzada con barras de hierro forjado.5 Sin embargo, fue con la construcción del túnel bajo el Támesis , en 1825, que aplicó por primera vez dicho material , con el que construyó dos accesos verticales al túnel que tenia 15 m de diámetro y 20 metros de profundidad, con paredes de ladrillo de arcilla de 75 cm de espesor reforzadas verticalmente con pernos de hierro forjado de 25 mm de diámetro y zunchos circunferenciales de platabanda de 200 mm de ancho y 12 mm de espesor que se iban colocando 5 MÉNDEZ, Ramírez Ce Tochtli, op cit. pp. 6-7. Universidad Veracruzana 13 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. conforme el proceso de construcción iba avanzando. Los accesos fueron construidos sobre el suelo hasta una altura de 12 m y luego hundidos excavando la tierra de su interior a manera de camisones (cajón neumático). Brunel y Pasley ensayaron vigas de mampostería reforzada con pernos de hierro forjado con claros de 6 a 7 m cargándolas hasta la ruptura; ella ocurrió por la falla en tensión del refuerzo. A pesar del intento, los investigadores no pudieron llegar a métodos racionales de diseño.6 Figura 1.6. Túnel bajo el Támesis a base de mampostería reforzada. 7 El tema de mampostería desaparece por 50 años, hasta que en 1889 el ingeniero francés Paul Cottancin patentó un método para reforzar y construir edificios de mampostería. En 1920 se construyeron varias obras de mampostería reforzada en la India, y se ensayaron un total de 682 especímenes entre vigas, losas, columnas y arcos. Este trabajo constituye la primera investigación organizada de mampostería reforzada como el punto de inicio del desarrollo moderno de la mampostería estructural. 8 6 MÉNDEZ, Ramírez Ce tochtli, op cit. Pp. 6-7 http://participacion.abc.es/tiepmpovariable/post/2007/07/09/a-pie-bajo-tamesis,15 de mayo 2008,16:30hrs. 8 MÉNDEZ, Ramírez Ce tochtli.op cit 7 Universidad Veracruzana 14 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. 1.4.- Materiales de construcción Los materiales de construcción son los cuerpos que integran la obras de construcción, cualquiera sea su naturaleza, composición y forma. Comprenden un gran número y, para su estudio, hay que agruparlos siguiendo diversos criterios, habiéndose propuesto varias clasificaciones. Según las funciones que desempeñan en la obra, se pueden clasificar en principales o resistentes, como las piedras, hierro, etc.; aglomerantes, como las cales y cementos; auxiliares, como el vidrio, pintura, etc.9 1.4.1.- Morteros. Son mezclas plásticas aglomerantes que resultan de combinar arena y agua con material cementante que puede ser cemento, cal, o una mezcla de estos materiales.10 Las principales propiedades de los morteros son: 1. Resistencia a la compresión. 2. Tensión. 3. Adherencia con la piedra. 4. Módulo de elasticidad. 5. Trabajabilidad. 6. Rapidez de fraguado. 7. Impermeabilidad. 9 MÉNDEZ, Ramírez Ce Tochtli, op cit. MÉNDEZ, Ramírez Ce Tochtli, op cit Pp 11-12. 10 Universidad Veracruzana 15 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. Otra característica importante es la retención de agua. Las propiedades mecánicas de los morteros son muy variables y dependen principalmente del tipo de cementante utilizado y la relación arena/cementante. Diversas investigaciones han demostrado que la adherencia entre el mortero y las piezas de mampostería es de naturaleza mecánica. Cuando el mortero se pone en contacto con la pieza de mampostería, ésta succiona lechada que penetra por los poros capilares de la pieza que, al cristalizar, forma la trabazón mecánica, que es la base de la adhesión entre ambos elementos. Se tolera que para mampostería de piedras naturales se use un mortero de menor calidad que para mampostería de piedras artificiales. El mortero es importante para la resistencia en tensión de la mampostería, ya que se encuentra establecida generalmente por la falla de adherencia entre éste y las piezas. El mortero compuesto de arena, un aglomerante y agua, debe estar realizado de acuerdo con las expresadas características.11 1. La arena que entra en la composición de los morteros debe estar limpia, lavada, sin lodos ni impurezas orgánicas. 2. Los aglomerantes empleados deben responder a las características mecánicas exigidas. El cemento Portland o cemento artificial ofrece una resistencia a la compresión muy elevada y posee excelentes cualidades hidráulicas. 3. El uso de la cal hidratada o cal grasa tiende a desaparecer a causa de la lentitud de su endurecimiento. 4. El agua de amasado de los morteros debe de estar limpia, sin impurezas (agua potable) ni productos nocivos para los aglomerantes. 11 G.Baud, Tecnología de la construcción, Barcelona, Blume ,1970. Pág. 167 Universidad Veracruzana 16 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. 1.4.2.-Piedras artificiales Existe una gran variedad de piedras artificiales que se utilizan en la construcción. Estas difieren entre sí, tanto por la materia prima utilizada como por las características geométricas de las piezas y por los procedimientos de fabricación empleados. Las materias primas más comunes son el barro, el concreto, con agregados normales o ligeros, y la arena con cal. Los procedimientos de construcción son muy variados, desde los artesanales, como el cocido en horno para los tabiques comunes; hasta los industrializados (vibrocompactación, para los bloques de concreto y extrucción para el bloque hueco de barro). 1.5.- Ladrillo como material de construcción. Un ladrillo es una pieza cerámica, generalmente ortoédrica, obtenida por moldeo, secado y cocción a altas temperaturas de una pasta arcillosa, cuyas dimensiones suelen ser de 24 x 11.5 x 6 cm. Se emplea en albañilería, para la ejecución de fábricas de ladrillo, ya sean muros, tabiques, tabicones, etc. Se estima que los primeros ladrillos fueron creados alrededor del 6.000 a.C12. Figura: 1.7. Características geométricas de un ladrillo. 12 http://es.wikipedia.org/wiki/Ladrillo. 29 de mayo 2008,13.50 hrs. Universidad Veracruzana 17 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. El ladrillo es inalterable a la humedad y tiene como material cocido, una red muy útil de conductos capilares. Su capacidad para retener la humedad y su inercia térmica son grandes. Una de sus características es la de absorber la humedad del ambiente con más presión de vapor de agua, trasladarla mediante su red capilar y disiparla en el ambiente con menos presión. La pared de ladrillo “respira” hasta que está seca. Por este motivo, es apropiado para construcciones destinadas para procesos húmedos, siempre y cuando la “respiración “del ladrillo no sea impedida. La conductividad térmica del ladrillo es moderada. Es importante que la conductividad sea proporcional a la conductividad del vapor de agua. Esto quiere decir que en cada sección de una pared de ladrillo, al descender la temperatura, la presión del vapor de agua ha bajado también, de tal modo que no se produce agua de condensación. Si a una pared no se le impide “respirar” su lado frio permanece seco. 13 A menudo se tiene el criterio de que la inercia térmica de una pared de ladrillo es demasiado grande y su resistencia térmica demasiado pequeña. Esto se ha mejorado con los ladrillos huecos. Cuando el terreno y la estructura lo permiten es posible construir paredes de ladrillo sin juntas de dilatación de hasta 80 m de longitud. Experiencias a bajas temperaturas y difusión intensa de vapor de agua demuestran que la pared de ladrillo tiene importantes ventajas sobre la mayor parte de los materiales de construcción; sin embargo, ha sido sustituido por otros materiales sin estas ventajas debido a que, para la realización de una pared se necesita un gran consumo de mano de obra. En Europa, el ladrillo no ha perdido prestigio en los últimos años; es más, en algunos países, entre ellos Francia, su producción ha aumentado extraordinariamente. El porvenir del ladrillo depende de que se acepte en la 13 FRIEDRICH, Eichler, Patología de la construcción detalles constructivos, Barcelona, Blume, 1973. Pág. 23 Universidad Veracruzana 18 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. construcción industrializada, en grandes series, con tamaños grandes y con buena resistencia a la compresión.14 1.5.1.- Componentes del ladrillo. El ladrillo o tabique de barro rojo consta de tres componentes básicos: arcilla, agua y arena para su manufactura, siendo la arcilla el componente principal y el que le da una consistencia trabajable; la arena que es la que evita que la arcilla tenga demasiadas contracciones y expansiones en el proceso de cocción y el agua como un solvente. 1.5.1.1.- Arcilla. La arcilla está constituida por agregados de silicatos de aluminio hidratado, procedente de la descomposición de minerales de aluminio. Presenta diversas coloraciones según las impurezas que contiene, siendo blanca cuando es pura. Químicamente, es un silicato hidratado de alúmina, cuya fórmula es:15 Al2O3 · 2SiO2 · H2O Se caracteriza por adquirir plasticidad al ser mezclada con agua, y también sonoridad y dureza al calentarla por encima de 800º C. La arcilla endurecida mediante la acción del fuego fue la primera cerámica elaborada por el hombre, y aún es uno de los materiales más baratos y de uso más amplio. Ladrillos, utensilios de cocina, objetos de arte e incluso instrumentos musicales como la ocarina son elaborados con arcilla. El diámetro de las partículas de la arcilla es inferior a 0.002 mm.16 14 FRIEDRICH, Eichler, op cit. pag., 23. http://hosting.udlap.mx/profesores/carlos.acosta/home/investigacion/Tesisdirigidas/jimenez/capitul o4.pdf 15 Universidad Veracruzana 19 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. Son suelos de grano fino; las partículas individuales no pueden distinguirse fácilmente a simple vista. Algunos sistemas de clasificación de suelos los distinguen por su tamaño de partículas. En otros sistemas, la plasticidad es la característica determinante, o sea la capacidad de deformarse con rapidez sin cuartearse, desmoronarse o cambiar de volumen y con relativamente poco rebote cuando se elimina la fuerza deformante. Pierde su plasticidad cuando se seca y su fuerza cuando se moja. Además se contrae y se cuartea cuando seca y se expande cuando se repone la humedad. La arcilla estratificada contiene capas delgadas de limo. Se formó por variaciones periódicas en sedimentación y, en general, su color es alternativamente claro y oscuro.17 Las arcillas pueden clasificarse en suaves, medianas y duras, según el contenido de humedad y de la consolidación anterior. Son materiales satisfactorios para cimentaciones bajo las condiciones adecuadas. Debido a su cohesividad, la arcilla puede contraerse sobre declives muy pronunciados de forma temporal. También puede transmitir presiones laterales moderadas alrededor de una pequeña excavación. Además, ya que la arcilla es impermeable, puede usarse para evitar que entre agua en una excavación. 1.5.1.2.- Arena. En la fabricación del tabique no se deben utilizar únicamente arcillas plásticas, pues los ladrillos sufren gran contracción y deformación al pasar por el proceso de cocimiento. A la pasta debe mezclarse arena en proporción no mayor de una quinta parte del total; sólo cuando falte plasticidad a las arcillas se le podrán mezclar arcillas plásticas o, en su defecto margas o calizas. 18 16 17 18 JUÁREZ,Badillo, Mecánica de suelos , editorial Limusa, México, 1980, Tomo 1., pag 41 MERRITT, Frederich S., Manual del Ingeniero Civil vol. 1, Mc Graw Hill, 1984. pp 7-4 FERNANDO, Bárbara z., Materiales y Procedimientos de Construcción, México 1955. Pág. 148 Universidad Veracruzana 20 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. Como regla empírica y genérica, para conocer las propiedades de una arena, basta tomar un puñado de la fila de almacenaje y apretarla con la mano; “si inca en la piel es prueba de que tiene propiedades adherentes, tirela y frótese la mano, si queda relativamente limpia, la arena no tiene exceso de finos perjudiciales.”19 Esta prueba, por supuesto, no sustituye a los ensayos hechos en el laboratorio, pero sí se asegura, que si no pasa las pruebas anteriores, tampoco pasará las del laboratorio. La última parte importante del agregado fino es la buena granulometría. Generalidades de los agregados. En general, los agregados, tanto gruesos como finos deben reunir las siguientes condiciones.20 - Limpieza. Deben estar limpios con el objeto de que exista mayor adherencia (como ejemplo, el barro la limitaría); si los agregados no son limpios habrá que lavarlos. - Elementos orgánicos. Deben estar limpios de estos elementos, pues su presencia alteraría las relaciones químicas del cemento y afectaría su resistencia. - Resistencia. La fatiga a compresión de la roca de la cual provienen, debe ser mayor o igual que la fatiga del concreto proyectado y poco porosa para que absorban menos agua. - Sanidad. Los agregados deben ser sanos (no debe haber impurezas en ellos) para que, al sufrir cambios de temperatura, su volumen no aumente excesivamente. 19 SUÁREZ, Salazar Carlos, Costo y tiempo en edificación, Limusa, 1983. Pág. 426 20 SUÁREZ, Salazar Carlos, op cit pag 426. Universidad Veracruzana 21 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. 1.5.1.3.- El agua. El agua que se emplee tanto en la fabricación de morteros como en tabiques y en las mezclas en la construcción debe ser limpia, que no contenga elementos que puedan ser perjudiciales. Asimismo deben de eliminarse las aguas duras y materias orgánicas, sales y sobre todo los sulfatos, grasas y cloruros. 21 1.5.2.- Proceso de fabricación industrializado del ladrillo. Hoy día, en cualquier fábrica de ladrillos que lleve un proceso industrial, se llevan a cabo una serie de procesos estándar que comprenden desde la elección del material arcilloso, al proceso de empacado final. La materia prima utilizada para la producción de ladrillos es, fundamentalmente, la arcilla. Este material está compuesto, en esencia, de sílice, alúmina, agua y cantidades variables de óxidos de hierro y otros materiales alcalinos, como los óxidos de calcio y los óxidos de magnesio. Figura: 1.8. Secado de tabique de barro. 21 PLAZOLA Cisneros Alfredo, Normas y costos de construcción, Limusa, México, 1960, Vol. 1, Pág. 157. Universidad Veracruzana 22 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. Las partículas de materiales son capaces de absorber hasta el 70% en peso, de agua. Debido a la característica de absorber la humedad, la arcilla, cuando está hidratada, adquiere la plasticidad suficiente para ser moldeada, muy distinta de cuando está seca, que presenta un aspecto terroso.22 Durante la fase de endurecimiento, por secado, o por cocción, el material arcilloso adquiere características de notable solidez con una disminución de masa, por pérdida de agua, de entre un 5 a 15%, en proporción a su plasticidad inicial. Una vez seleccionado el tipo de arcilla, el proceso puede resumirse en: o Endurecimiento. o Tratamiento mecánico previo. o Depósito de materia prima procesada. o Humidificación o Moldeado o Secado o Cocción o Almacenaje Endurecimiento. Antes de incorporar la arcilla al ciclo de producción, hay que someterla a ciertos tratamientos de trituración, homogenización y reposo en acopio, con la finalidad de obtener una adecuada consistencia y uniformidad de las características físicas y químicas deseadas. El reposo a la intemperie tiene, en primer lugar, la finalidad de facilitar el desmenuzamiento de los terrores y la disolución de los nódulos para impedir las aglomeraciones de las partículas arcillosas. La exposición a la acción atmosférica 22 http://es.wikipedia.org/wiki/Ladrillo.29 mayo 2008, 13:50 hrs. Universidad Veracruzana 23 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. (aire, lluvia, sol, hielo, etc.) favorece, además, la descomposición de la materia orgánica que pueda estar presente y permite la purificación química y biológica del material. De esta manera se obtiene un material completamente inerte y poco dado a posteriores transformaciones mecánicas o químicas. Tratamiento mecánico previo Después del endurecimiento que se produce en la zona de acopio, sigue la fase de pre-elaboración que consiste en una serie de operaciones que tienen la finalidad de purificar y refinar la materia prima. Los instrumentos utilizados en la pre elaboración, para un tratamiento puramente mecánico suelen ser:23 • Rompe-terrones: Como su propio nombre indica, sirve para reducir las dimensiones de los terrones hasta un diámetro de entre 15 y 30 mm. • Eliminador de piedras: Está constituido, generalmente, por dos cilindros que giran a diferentes velocidades, capaces de separar la arcilla de las piedras o chinos. • Desintegrador: Se encarga de triturar los terrones de mayor tamaño, más duros y compactos, por la acción de una serie de cilindros dentados. • Laminador refinador: Está formado por dos cilindros rotatorios lisos montados en ejes paralelos, con separación, entre sí, de 1 a 2 mm, espacio por el cual se hace pasar la arcilla sometiéndola a un aplastamiento y un planchado que hacen aún más pequeñas las partículas. En esta última fase se consigue la eventual trituración de los últimos nódulos que pudieran estar, todavía, en el interior del material. 23 http://es.wikipedia.org/wiki/Ladrillo.29 mayo 2008, 13:50 hrs. Universidad Veracruzana 24 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. Depósito de materia prima procesada A la fase de pre-elaboración, sigue el depósito de material en silos especiales en un lugar techado, donde el material se homogeniza definitivamente tanto en apariencia como en características físico - químicas. Humidificación Antes de llegar a la operación de moldeo, se saca la arcilla de los silos y se lleva a un laminador- refinador y, posteriormente a un mezclador- humedecedor, donde se agrega agua para obtener la humedad precisa. Moldeado El moldeado consiste en hacer pasar la mezcla de arcilla a través de una boquilla al final de la extrusora. La boquilla es una plancha perforada que tiene la forma del objeto que se quiere producir. El moldeado, normalmente, se hace en caliente utilizando vapor saturado aproximadamente a 130 °C y a presión reducida. Proc ediendo de esta manera, se obtiene una humedad más uniforme y una masa más compacta, puesto que el vapor tiene un mayor poder de penetración que el agua. Secado El secado es una de las fases más delicadas del proceso de producción. De esta etapa depende, en gran parte, el buen resultado y calidad del material, más que nada en lo que respecta a la ausencia de fisuras. El secado tiene la finalidad de eliminar el agua agregada en la fase de moldeado para, de esta manera, poder pasar a la fase de cocción. Universidad Veracruzana 25 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. Esta fase se realiza en secaderos que pueden ser de diferentes tipos. A veces se hace circular aire, de un extremo a otro, por el interior del secadero, y otras veces es el material el que circula por el interior del secadero sin inducir corrientes de aire. Lo más normal es que la eliminación del agua, del material crudo, se lleve a cabo insuflando, superficialmente, al material, aire caliente con una cantidad de humedad variable. Eso permite evitar golpes termo higrométricos que puedan producir una disminución de la masa de agua a ritmos diferentes en distintas zonas del material y, por lo tanto, a producir fisuras localizadas.24 Cocción Se realiza en hornos de túnel, que en algunos casos pueden llegar a medir hasta 120 m de longitud, y donde la temperatura de la zona de cocción oscila entre 900 °C y 1000 °C. En el interior del horno, la temperatura varía de forma continua y uniforme. El material secado se coloca en carros especiales, en paquetes estándar y alimentado continuamente por una de las extremidades del túnel (de dónde sale por el extremo opuesto una vez que está cocido).25 Almacenaje Antes del embalaje, se procede a la formación de paquetes sobre pallets (base de madera), que permitirán después moverlos fácilmente con carretillas de horquilla. El embalaje consiste en envolver los paquetes con cintas de plástico o de metal, de modo que puedan ser depositados en lugares de almacenamiento para, posteriormente, ser trasladados en camión. 24 25 http://es.wikipedia.org/wiki/Ladrillo.29 mayo 2008, 13:50 hrs. http://es.wikipedia.org/wiki/Ladrillo.29 mayo 2008, 13:50 hrs. Universidad Veracruzana 26 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. 1.5.3.- Proceso de fabricación del ladrillo en la región. El proceso de fabricación de ladrillo (tabique) de la región aún se realiza con la metodología antigua, es decir sin avance tecnológico, ya que se fabrican en moldes hechos a mano y no se tiene un control exacto de las proporciones de cada material. 1.5.3.1.- Amasado. El material se homogeniza tanto en apariencia como en características físico químicas. Se lleva a cabo en un molino, el cual tiene una especie de engranes en su interior, para que el amasado sea uniforme. Este molino es propulsado con un caballo que gira en una noria, mezclando el material que se encuentra en un tambor de metal de 200 litros de capacidad. Las proporciones de material que se le agregan a la mezcla son del orden de 65% arcillas y 35% arena; además de agua que se agrega hasta que tenga una consistencia trabajable. Una vez terminado el proceso de amasado, el material es transportado con carretilla hasta el área de moldeo. Figura 2.1. Molino en el cual se lleva a cabo la homogenización. Universidad Veracruzana 27 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. Figura 2.2. Noria. Figura 2.3. Mezcla extraída del molino. 1.5.3.2.- Moldeo Para llevar a cabo el moldeo de los especimenes se siguen los siguientes pasos: El molde tiene las siguientes dimensiones 25cm X 12cm X 6cm interiormente. 1.-Con la mezcla preparada, al molde se le agrega una cantidad suficiente de arena seca para que la mezcla no se adhiera al molde. Universidad Veracruzana 28 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. 2.-Se llena el molde sin fondo (gabera), con una cantidad considerable, sobrepasando su altura. Estas gaberas pueden ser para dos, cuatro, seis y hasta ocho piezas. En este caso, la gabera es para dos piezas. 3.-Se nivela el material con el molde agregándole a la mezcla una poca cantidad de agua y se enrasa el molde con una regla metálica. 4.-Se colocan sobre un piso de arena seca para evitar la adherencia de las arcillas al piso. 5.-Se repite el proceso para la obtención de más especímenes. Figura 2.4. Llenado del molde. Figura 2.5. Enrasado del molde. Universidad Veracruzana 29 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. Figura 2.6. Vaciado del molde en el piso de arena. 1.5.3.3.- Secado. Los ladrillos fabricados se ponen a secar a la sombra, en una galera, la cual tiene techo, pero sin muros; esto, con el fin de que el aire pueda circular libremente en su interior y así secar los tabiques, que se colocan de manera que el aire llegue a todas las caras. De este proceso depende la resistencia de los tabiques. Esto tarda aproximadamente dos semanas, para que se puedan pasar al proceso de cocción; mientras tanto, se siguen llevando a cabo los procesos anteriores para la fabricación de más tabiques. Figura 2.7. Secado de los tabiques. Universidad Veracruzana 30 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. 1.5.3.4.- Cocción. Para proceder a la cocción de estas piezas, es preciso que se encuentren perfectamente secas, pues si son horneadas cuando todavía contienen un porcentaje alto de humedad, se deforman y tuercen, perdiendo su forma original. Concluido el proceso de secado se procede a darle cocción al material en un horno fabricado del mismo material, este proceso dura aproximadamente 15 horas. En los hornos se disponen los ladrillos de capas sucesivas encontradas, con objeto de que el fuego envuelva y la cocción sea uniforme y con objeto de evitar que el centro reciba más calor que a los lados. Figura 2.8. Colocación de tabiques en horno para su cocción. Entre los materiales que se utilizan como combustibles para el horno destacan tres: leña, pajilla y, en ocasiones olotes. Universidad Veracruzana 31 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. Figura 2.9. Horno de cocción. 1.5.4.- Diferencia entre el tabique elaborado industrialmente y el ladrillo elaborado artesanalmente. El proceso de elaboración del ladrillo industrial tiene una fase de pretratamiento que le permite mejorar las condiciones de los materiales; como el proceso es por medios mecánicos, permite una mejor homogenización de la mezcla. El moldeo se realiza en caliente utilizando vapor. El secado de los tabiques es más rápido, ya que se hace circular aire por un secador. La cocción es más rápida, sólo haciendo pasar los tabiques en el interior del horno y retirándolos por el otro extremo. De esta manera, se pueden fabricar tabiques a una mayor escala. El tipo de fabricación del ladrillo de la región es más sencillo, sólo se mezcla el material y se moldea manualmente, a diferencia del industrializado no se moldea en caliente; el secado es el proceso más tardado, hasta quince días; el proceso de cocción tarda alrededor de quince horas. El proceso de fabricación, en cuanto a escala, es reducido ya que depende de la habilidad del trabajador para la producción. Universidad Veracruzana 32 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. 1.5.5.- Tipos de ladrillo Según su forma, los ladrillos se clasifican en:26 • Ladrillo perforado, que son todos aquellos que tienen perforaciones en la tabla que ocupen más del 10% de la superficie de la misma. Muy popular para la ejecución de fachadas de ladrillo visto. • Ladrillo macizo, aquellos con menos de un 10% de perforaciones en la tabla. Algunos modelos presentan rebajes en dichas tablas y en las testas para ejecución de muros sin llagas. • Ladrillo tejar o manual, simulan los antiguos ladrillos de fabricación artesanal, con apariencia tosca y caras rugosas. Tienen buenas propiedades ornamentales. • Ladrillo hueco, son aquellos que poseen perforaciones en el canto o en la testa, que reducen el volumen de cerámica empleado en ellos. Son los que se usan para tabiquería que no vaya a sufrir cargas especiales. Pueden ser de varios tipos: Rasilla: su alto y su grueso son mucho mayores que su ancho. Sus dimensiones habituales son 24x11.5x2.5cm. Ladrillo hueco simple: posee una hilera de perforaciones en la cara menor. Ladrillo hueco doble: posee dos hileras de perforaciones en la cara menor. 1.5.6.- Uso del ladrillo Los ladrillos se utilizan principalmente para construir muros. Aunque se pueden colocar a hueso, lo habitual es que se reciban con mortero. La disposición 26 www.miliarium.com/Marcos/Busqueda.htm.4 junio 2008,14:40 hrs. Universidad Veracruzana 33 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. de los ladrillos en el muro se conoce como aparejo, existiendo gran variedad de ellos. 1.5.7.- Aparejo de ladrillos. Aparejo es la ley de traba o disposición de los ladrillos en un muro, estipulando desde las dimensiones del muro hasta los encuentros, de manera que el muro suba de forma homogénea en toda la altura del edificio27. A lo largo de la historia se han empleado una gran variedad de aparejos, dependiendo del material utilizado, el grosor del paramento y sus cualidades ornamentales. Todos ellos, sin embargo, comparten una misma finalidad: evitar las juntas verticales continuas, que impedirían el reparto de las cargas y provocarían, en consecuencia, la aparición de peligrosas fisuras verticales. Algunos tipos de aparejo son los siguientes: Figura 1.9. Aparejo inglés. 27 http://es.wikipedia.org/wiki/Ladrillo. 6 de junio de 2008, 15:25 hrs. Universidad Veracruzana 34 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. Figura 1.10. Aparejo panderente. Figura 1.11.Aparejo palomero. Universidad Veracruzana 35 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. Figura 1.12. Aparejo a sogas. Figura 1.13. Aparejo a tizones o española. Universidad Veracruzana 36 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. Capitulo II Metodología experimental. 2.1.- Pruebas de laboratorio en los ladrillo en estudio. La determinación de la resistencia a compresión se realiza con base en las normas mexicanas ONNCCE “Organismo Nacional de Normatización y Certificación de la Construcción y Edificación.” Las pruebas o normas de laboratorio indican como ha de llevarse a cabo el proceso para el análisis y el estudio de la resistencia de los ladrillos. Las normas que se utilizaron para este fin son las que se mencionan en párrafos posteriores. 2.1.1.- Determinación de las dimensiones norma NMX-C-038-ONNCCE-2004. • OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACIÓN. Esta norma establece el método de prueba para la determinación de las dimensiones de los tabiques, ladrillos, bloques y tabicones para la construcción. • DEFINICIONES Para la correcta aplicación de esta norma, se establece la siguiente definición. -Dimensión Es cada una de las tres direcciones en que se mide la extensión de los tabiques o ladrillos y bloques denominándolas como largo, ancho y alto. Universidad Veracruzana 37 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. • EQUIPO, APARATOS E INSTRUMENTOS -Regla o Vernier Se puede usar cualquier regla graduada en mm o de preferencia vernier graduado en mm y debidamente calibrado, siempre y cuando se pueda leer con una aproximación a 1 mm ó menos, se deben utilizar los dispositivos que se deseen para garantizar que se abrace la pieza en dirección perpendicular a la regla como mínimo un 25% de la longitud de la pared a medir (véase figura). Figura 2.10. Vernier • METODO DE PRUEBA -Colocación de especimen El especimen se debe colocar en una superficie plana, la cual puede ser una mesa, descansando en la cara conveniente, para usar regla, vernier o escuadra en posición horizontal. -Mediciones. De cada una de las dimensiones se hacen dos determinaciones, una colocando la escuadra longitudinalmente y otra transversalmente como se muestra en la figura 2.11. Universidad Veracruzana 38 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. Se gira 90º la pieza, para seguir manejando la regla o vernier horizontalmente. Se ajustan bien los dispositivos que se estén empleando como brazo de la regla procurando que haga el mejor contacto posible con las caras del tabique o bloque y que abracen, cuando menos, un 25% de la cara. Se toma la lectura en la regla o vernier con aproximación de 1 mm. Nota: en la figura II-XXII se representa cada una de las medidas que se toman. Figura 2.11. Determinación de las dimensiones Universidad Veracruzana 39 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. Figura 2.12. Dimensiones obtenidas • CÁLCULO Y EXPRESIÓN DE RESULTADOS -Cálculos Se calculan los promedios aritméticos de los resultados de las mediciones duplicadas de cada una de las dimensiones de ladrillos y bloques para la construcción. -Resultados Las medidas y las desviaciones deben reportarse con una aproximación de ± 1 mm redondeando los valores al mm más próximo. • PRECISIÒN Se deben manejar las dimensiones en cm con aproximación al mm más próximo. • INFORME DE RESULTADOS -Informe No se presenta informe de resultados ya que los datos que se obtienen son únicamente para utilizarse en otras pruebas como resistencia a la compresión, pero se debe registrar de tal forma que no se preste a confusiones. Universidad Veracruzana 40 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. 2.1.2.- Resistencia a la compresión norma NMX-C-036-ONNCCE-2004. • DEFINICIONES - Ladrillo o tabique Es un componente de forma prismática fabricado con arcillas comprimidas o extruidas, mediante un proceso de cocción. -Bloque Es un componente de forma prismática que se obtiene por moldeo del concreto y otros materiales siendo siempre hueco. - Tabicón Es un componente de forma prismática que se obtiene por moldeo del concreto y otros materiales siendo siempre macizo. • MATERIALES AUXILIARES - Mortero de azufre Debe tener una resistencia mínima a la compresión de 34.3 MPa (350 kgf/cm²). • EQUIPO, APARATOS E INSTRUMENTOS - Horno eléctrico. Horno eléctrico provisto con termostato que permita regular la temperatura a 378 k ± 5k (105 ºC ± 5 ºC) - Máquina de prueba. La maquina de prueba debe estar equipada con dos bloques de acero, cuya dureza Rockwell C, no sea menor de 60 y dureza Brinnell N 620; uno de los cuales Universidad Veracruzana 41 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. tiene un asiento esférico que transmite la carga a la superficie superior de la probeta y el otro en un block plano rígido en el cual descansa la probeta. Cuando el área de la aplicación de la carga de los bloques de acero no es suficiente para cubrir el área que se va a cargar en la probeta, deben colocarse placas adicionales de acero que cumplan con los requisitos que se anotan en el párrafo siguiente, y se colocan entre los bloques de carga y la probeta cabeceada de modo que el centroide de la superficie a la cual se va a aplicar la carga se alinee con el centro de los bloques de la máquina. - Placas y bloques de acero. La superficies de los bloques y placas de carga no deben diferir de un plano de más de 0.025 mm en cualquiera de las dimensiones en 152.4 mm. El centro de la esfera del bloque superior debe coincidir con el centro de su carga. Si se usa placa de carga el centro de las esferas, debe caer en una línea que pasa verticalmente en el centroide de la carga de la probeta. El bloque con asiento esférico debe mantenerse fijo en un sitio, pero debe girar libremente en cualquier dirección. El diámetro de la cara de la carga de los bloques debe ser, cuando menos, de 160 mm. Figura 2.13. Placas y bloques de acero. Universidad Veracruzana 42 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. Cuando se emplean placas de acero entre los bloques de carga y la probeta, éstos deben tener un espesor igual, cuando menos a la tercera parte de la distancia de la orilla del bloque de la carga a la esquina más distante de la probeta. En ningún caso el espesor de la placa debe ser menor de 13 mm. • PREPARACIÓN Y ACONDICIONAMIENTO DE LAS MUESTRAS - Muestreo. Las muestras para hacer las determinaciones de la resistencia de los productos, a que se refiere están norma, se obtienen de manera aleatoria tomando 5 especímenes de cada lote de 10 000 piezas o fracción, si es en planta; en obra se puede tomar una muestra de 5 especímenes por cada entrega, de acuerdo con el cliente. Se recomienda una muestra por cada 10 000 a 40 000 piezas suministradas. - Preparación de la probeta. Las unidades que conforman la muestra pueden ser: a) Bloques, ladrillo, tabiques o tabicones. b) Adoquines. En el caso a) deben probarse 5 unidades completas, sin fallas ni fisuras y con sus caras razonablemente paralelas, que representan el lote de entrega, debidamente marcados para su identificación. En el caso b) de las unidades que constituyen el lote de prueba, deben obtenerse probetas cúbicas con sierra de diamante de tal manera que tengan por lado la dimensión mínima de adoquín. De preferencia, estos cubos deben extraerse de la parte central del adoquín. Universidad Veracruzana 43 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. En el caso a) la superficie de las probetas que vana quedar en contacto con las placas de la máquina de prueba se debe cabecear con un mortero de azufre cuya resistencia mínima a la compresión sea de 34.3 MPa (350 kgf/cm²) para lograr que sean paralelas entre si. Este mortero ya aplicado debe dejarse fraguar el tiempo necesario. Cuando se trate de unidades con huecos debe evitarse que el mortero penetre más de 5 mm dentro de ellos. En el caso b) no se requiere de cabeceo ya que al hacer el corte se debe garantizar la perpendicularidad de las caras de apoyo con el eje de la pieza, así como la planicidad de todas las caras; no necesariamente debe coincidir el eje de ensaye con el eje de trabajo de la pieza, ya que la resistencia debe ser igual en cualquier sentido. • CONDICIONES AMBIENTALES Las condiciones ambientales no son determinantes en esta prueba, por lo que se puede efectuar a la temperatura ambiente. • PROCEDIMIENTO - Cabeceo Se utiliza una placa de 445mm x 250 mm de 18.5 mm de espesor, con dos fronteras de placa de 6.5 mm de espesor de 50 mm de altura. Figura 2.14. Placa para cabeceo Universidad Veracruzana 44 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. Lo más recomendable es mandar fabricar escuadras con cuadrados de 12 mm x 12 mm una para cada tamaño de tabique o bloque como se muestra en la figura 2.14. Lo que se debe garantizar, es que la escuadra sea metálica, además de su horizontalidad, y que no se salga el mortero de azufre por los lados. - Colocación de la probeta Hacer la prueba colocando la probeta con el centroide en sus superficies que va a recibir la carga, alineando verticalmente con el centro del boque de carga de acero de la máquina de prueba. Para materiales homogéneos el centroide de la superficie de carga puede considerarse la vertical que pase por el centro de gravedad de la probeta, excepto para unidades especiales destinadas a emplearse con sus agujeros en dirección horizontal se prueba con sus perforaciones en posición vertical; para unidades con perforaciones que se van a emplear horizontalmente deben probarse con dichas perforaciones en la posición en que se van a emplear. - Velocidad de prueba. Aplicar la mitad de la carga que se considera como máximo, a una velocidad conveniente después de la cual se ajustan los controles de la máquina lo necesario para dar una velocidad uniforme de traslado de cabeza móvil, de tal modo que la carga restante no se aplique en menos de uno ni mas de dos minutos. • CÁLCULO Y EXPRESIÓN DE LOS RESULTADOS - Cálculos y resultados Tomar la resistencia a la compresión de la probeta como la carga máxima de N (kgf) dividido entre el área transversal de la probeta o sea, el área total de una sección perpendicular a la dirección de la carga, incluyendo aquellas que estén en los espacios huecos. Universidad Veracruzana 45 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. F A R = Donde: R Es la resistencia a la compresión en MPa (kgf/cm²). F Es la carga máxima en N (kgf) A Es el área transversal del espécimen (cm²) • PRECISIÓN. La resistencia a compresión se reporta con una aproximación de 100 kPa (1.0kgf/cm²). • INFORME DE LA PRUEBA - Informe Se deben mostrar los resultados por separado para cada probeta y para el promedio de todas las unidades probadas. 2.1.3.- Especificaciones y métodos de prueba norma NMX-C-404-ONNCCE1997. • OBJETIVO. Esta norma mexicana establece las especificaciones y métodos de prueba que deben cumplir los bloques, tabiques (ladrillos) y tabicones para uso estructural en la edificación. • CAMPO DE APLICACIÓN Esta norma mexicana es aplicable a los bloques, tabiques (ladrillos) y tabicones de fabricación nacional y de importación, que se comercialicen en el territorio nacional. Universidad Veracruzana 46 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. • DEFINICIONES -Bloque Es un componente para uso estructural de forma prismática, que se obtiene por moldeo del concreto y/o materiales, puede ser macizo o hueco. -Tabique (ladrillo) Es un componente para uso estructural, fabricado de forma prismática, fabricado con arcillas comprimidas o extruidas, mediante un proceso de cocción o de otros materiales por procesos diferentes -Tabicón Es un componente para uso estructural de forma prismática fabricado de concreto u otros materiales. -Celda Son los espacios vacíos que se deja en el interior de los bloques o tabiques, con el fin de aligerarlos y en ocasiones mejorar las condiciones estructurales. -Medida nominal Es aquella que considera las dimensiones reales del producto, más el espesor de la junta de albañilería. -Área total (bruta): Es el resultado de multiplicar el largo por el ancho de la pieza. -Área neta (real): Es la superficie efectiva de la pieza, que se obtiene de restar el área de las celdas del área total. Universidad Veracruzana 47 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. -Pieza maciza: Es aquella que es sólida y cumple con la especificación de esta norma. -Pieza hueca. Es aquella que en su diseño tiene celdas y que cumple con la especificación de esta norma. • CLASIFICACIÓN Los productos objeto de esta norma se clasifican en tres tipos y de acuerdo con los materiales con que se realizan (ver tabla 2.1) Tabla 2.1. Clasificación de las piezas de acuerdo a los materiales empleados en su fabricación. TIPO DE PIEZA Bloque macizo Hueco MATERIALES FORMA Grava-cemento Regular Arena- cemento Regular Barro extruido Regular Arcilla recocida otros Regular Otras Tabique (ladrillo) multiperforado Silicio calcáreo Regular macizo Barro extruido Regular hueco y Arcilla recocida Regular Otros Otras Grava – cemento Regular Arena- cemento Regular Tepojal-cemento Regular Otros Otras Tabicón Universidad Veracruzana 48 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. -Resistencia a la compresión Los productos objeto de la presente norma deben cumplir los valores de la resistencia a la compresión mínima que se establecen en la tabla 2.2 Estos valores mínimos podrían ser inferiores si el reglamento local lo permite. Tabla 2.2. Resistencia a la compresión Tipo de pieza Resistencia (kgf /cm²) Bloques 60 Tabique (ladrillo)recocido 60 Tabique (ladrillo) extruido 60(hueco horizontal) 100(hueco vertical) Tabicones 100 2.2 .- Ensayo de los especimenes de estudio El proceso del ensayo de acuerdo con la norma NMX-C-036-ONNCCE-2004 fue el siguiente: 1.- Se deposita en un recipiente de aluminio la cantidad suficiente de azufre en polvo para cabecear un especimen, éste se coloca a fuego a fin de que tome una consistencia liquida; se mueve con una varilla metálica para que el azufre no se adhiera al recipiente, como se muestra en la figura. Universidad Veracruzana 49 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. Figura 2.15. Mezclado de azufre. 2.- Se le agrega una cantidad suficiente de aceite al molde cabeceador con ayuda de una brocha para evitar que el azufre se pegue unas vez que se haya secado. 3.- Cuando el azufre ya está fluido se vierte al molde cabeceador, rápidamente se coloca el espécimen, tratando en lo posible de que las caras que van a quedar adyacentes a las paredes del molde queden en contacto para garantizar que las superficies cabeceadas queden lo más uniforme posible. Figura 2.16. Cabeceo del especimen. Universidad Veracruzana 50 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. *NOTA; La colocación del espécimen se llevó a cabo rápidamente, ya que el azufre tiene una rápida solidificación. 4.- Ya cabeceada una cara del espécimen, se repite el proceso de vertido y colocación pero en la cara contraria del especimen. Figura 2.17. Especímenes cabeceados. 5.- Cabeceados todos los especímenes, se procede a probarlos a compresión en la maquina universal. Esto se realiza con base en la norma mexicana NMX-C-036-ONNCCE-2004, y del cual se obtienen valores de la resistencia de lo tabiques expresados en kgf, estos valores se utilizarán posteriormente para el cálculo de la resistencia como lo indica la norma de cada especimen con la fórmula: R F A = 6.- Se colocan las placas de acero en la parte inferior y superior del especimen analizado, tratando de que quede lo más centrado posible de las barras compresoras, con el fin de que se tenga una transmisión uniforme de la carga aplicada. Universidad Veracruzana 51 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. Figura 2.18. Colocación del especimen en la prensa. Figura 2.19. Colocación de las placas de acero para una mejor transmisión de la presión. Universidad Veracruzana 52 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. Figura 2.20. Colocación terminada del especimen en la prensa. 7.- Colocados los especímenes de forma correcta, se procede a probarlos como lo indica la norma: se realiza en la prensa dándole sentido de aplicación de la carga (hacia arriba o hacia abajo), la presión y velocidad con que será aplicada dicha carga. Figura 2.21 Compresión del especimen. Universidad Veracruzana 53 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. 8.- La presión se debe de detener cuando el especimen haya fallado, esto se nota a simple vista. Falla en el especimen Figura 2.22. Falla en el especimen. 9.- Se toma lectura de la fuerza aplicada a cada especimen cuando se ha presentado la falla. Universidad Veracruzana 54 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. CAPITULO 3 Resultados y análisis de resultados. 3.1.- Resultados de dimensiones norma NMX-C-038-ONNCCE-2004. A continuación se presentan los resultados obtenidos con base en la norma especificada. Los cuales están numerados para El Castillo del (1 al 5), para El Chico del (6 al 10) y del (11-15) Miradores respectivamente. 3.1.1.- Especímenes fabricados en El Castillo. La tabla 3.1 muestra los resultados obtenidos del ladrillo fabricado en El Castillo, los cuales están numerados del 1 al 5 y presentan unas medidas promedio de 25 X 12 X 6 cm. Tabla 3.1. Resultados de dimensiones del tabique fabricado en El Castillo. Numero de cada especimen. Largo Ancho Altura Lugar 1 El 1 25.3 12.3 6 Castillo 2 25.2 12.1 6 3 25 12 6 4 25 12 6 5 25 12 6 3.1.2.- Especimenes fabricados en El Chico. La tabla 3.2 muestra los resultados obtenidos del ladrillo fabricado en el Chico, los cuales están numerados del 6 al 10. Universidad Veracruzana 55 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. Tabla 3.2. Resultados de dimensiones del tabique fabricado en El Chico. Lugar 2 El Chico Numero de cada especimen. 6 Largo Ancho Altura 25.5 12.2 6.3 7 25.5 12.4 6.4 8 25.5 12.5 6 9 25.5 12.5 6.5 10 25.3 12.3 6 3.1.3.- Especimenes fabricados en Miradores. La tabla 3.3 muestra los resultados obtenidos del ladrillo fabricado en Miradores, los cuales están numerados del 11 al 15. Tabla 3.3. Resultados de dimensiones del tabique fabricado en Miradores. Lugar 3 Miradores Numero de cada especimen. 11 Largo Ancho Altura 25.5 13.2 6 12 25.5 13 6 13 25.2 13 6 14 25 13 6.5 15 25.3 13 6 Área que estará sujeta a compresión. La tabla 3.4 muestra el área que estará sujeta a la carga en la prueba de compresión, y se obtuvo multiplicando el largo por el ancho de cada especimen analizado, los valores del 1-5 son ladrillos de El Castillo, del 6-10 son ladrillos de El Chico y los ladrillos del 11 al 15 son los ladrillos de Miradores. Universidad Veracruzana 56 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. Estos valores se utilizan posteriormente en la norma NMX-C-36-ONNCCE2004 Tabla 3.4. Resultados de áreas de los ladrillos analizados. Área de los especímenes analizados (cm²) Tabiques El Castillo. Tabiques El Chico Tabiques de Miradores Número de Área cm² Número de Área cm² Número de Área cm² especimen especimen espécimen 1 311.19 6 311.1 11 336.6 2 304.92 7 316.2 12 331.5 3 300 8 318.75 13 327.6 4 300 9 306 14 325 5 300 10 311.19 15 328.9 3.2.- Resultados de la resistencia a compresión norma NMX-C-036-ONNCCE2004. La tabla 3.5 muestra los valores obtenidos de la prueba a compresión en kgf, de la prensa con base en la norma NMX-C-036-ONNCCE-2004 Tabla 3.5. Resistencia a la compresión en kgf. Resistencia a la compresión en kgf obtenidos en la prueba. Kgf Unidades Universidad Veracruzana El Chico El Castillo Miradores 29000 24000 24400 26000 21000 26000 28800 22500 28000 26600 22300 25400 29000 21000 25000 57 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. Estos valores obtenidos en la tabla 3.5. se dividen entre el área en cm² obtenidos de la tabla 3.4., como lo específica la norma NMX-C-036-ONNCCE2004, para obtener la resistencia a compresión en kg/cm2. R = F A 3.2.1.- Especimenes fabricados en El Castillo. La gráfica 3.1 muestra los resultados obtenidos por los tabiques fabricados en El Castillo con base en la norma NMX-C-036-ONNCCE-2004, y muestra resultados que van desde 68.87 hasta 77.12 kgf/cm2. Grafica 3.1. Resistencia a la compresion especímenes de El Castillo. 3.2.2.- Especimenes fabricados en El Chico. La gráfica 3.2 muestra los resultados obtenidos de los tabiques fabricados en el Chico con base en la norma NMX-C-036-ONNCCE-2004, y muestra resultados que van de 82.23 kg/cm2 hasta 93.22 kg/cm2. Universidad Veracruzana 58 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. Grafica 3.2. Resistencia a la compresion especimenes El Chico. 3.2.3.- Especimenes fabricados en Miradores. La gráfica 3.3 muestra los resultados obtenidos de los tabiques fabricados en Miradores con base en la norma NMX-C-036-ONNCCE-2004, y muestra resultados que van de 72.49 kgf/cm2 hasta 85.47 kgf/cm2. Grafica 3.3. Resistencia a la compresión especimenes Miradores. Universidad Veracruzana 59 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. 3.3.- Resultados de las especificaciones y métodos de prueba norma NMX-C404-ONNCCE-1997. Las siguientes graficas se realizan con base en las especificaciones de la norma, la cual indica que la resistencia mínima a la compresión para un ladrillo es de 60 kg/cm2 misma que está indicada en la grafica por medio de una línea. 3.3.1.- Especímenes fabricados en El Castillo. La gráfica 3.4 muestra los resultaos obtenidos del los especímenes analizados El Castillo, en la cual se puede notar que todos sobrepasan la resistencia mínima indicada por la norma. También se puede notar que el menor valor obtenido supera al de la norma por 8.87 kgcm2 y el mayor por 17.12 kg/cm². Resistencia norma 60 Kgk/cm2 Grafica 3.4. Comparación de resistencia del tabique fabricado en El Castillo vs la norma NMX-C404-ONNCE-1997. 3.3.2.- Especimenes fabricados en El Chico. La gráfica 3.5 muestra los resultados obtenidos del tabique, en base a la norma NMX-C-404-ONNCCE-1997, y muestra los valores de cada espécimen, se puede notar que todos los especímenes analizados de este lugar sobrepasan la Universidad Veracruzana 60 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. resistencia mínima que indica la norma, por valores desde 22.23kgf/cm2 y hasta 33.22kgf/cm2. Resistencia norma 60 Kgk/cm2 Grafica 3.5 Comparación de resistencia de el tabique fabricado en el Chico vs norma NMX-C-404ONNCE-1997. 3.3.3 Especímenes fabricados en Miradores. La gráfica 3.6 muestra los resultados obtenidos del tabique fabricado en Miradores, con base en la norma NMX-C-404-ONNCCE-1997. Y se muestran los valores de cada espécimen. También se puede notar que todos los especímenes analizados de este lugar sobrepasan la resistencia mínima que indica la norma, entre un valor de 12.49 kgf/cm2 y hasta 25.47 kgf/cm2 Resistencia norma 60 Kgf/cm2 Grafica 3.6 comparación de resistencia de el tabique fabricado en Miradores vs norma NMX-C404-ONNCE-1997. Universidad Veracruzana 61 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. CAPITULO 4 CONCLUSIONES. 4.1 Conclusiones. • La totalidad de los especímenes analizados soportan perfectamente la resistencia especificada por la norma NMX-C-404-ONNCCE-1997 de 60 kg/cm2. • Los tabiques que presentan una mayor resistencia a compresión son los fabricados en El Chico. • Los especímenes fabricados en El Castillo son los que presentan una menor resistencia a la compresión, pero superior a la norma. • Los especímenes realizados en Miradores presentan una resistencia media con respecto los otros sitios. • Se concluye que, si bien los ladrillos o tabiques son fabricados de manera artesanal, cumplen con los requerimientos estructurales establecidos por la norma NMX-C-036-ONNCCE sobre resistencia a la compresión, con lo que se puede avalar el uso con la seguridad de no tener problemas estructurales en las construcciones que utilicen este tipo de material. 4.2 RECOMENDACIONES. Llevar a cabo más ensayos de diferentes fabricantes, proponiendo a las instancias correspondientes un sistema de control de calidad o asesoramiento a los pequeños fabricantes y difundir la cultura de calidad en nuestra entidad. Usar para la construcción y la edificación los ladrillos fabricados en El Chico, ya que son los que presentaron una mayor resistencia a la compresión con respecto a los de Miradores y los de El castillo, aunque los tres cumplen la norma. Universidad Veracruzana 62 Facultad de Ingeniería Civil Resistencia a la compresión del tabique rojo de la región. 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