Universidad de La Salle Universidad de La Salle
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle
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
Tabla 21. Cuantificación de la variación de la resistencia a la compresión para las muestras
con contenido de fibra de acero. ........................................................................................... 67
Tabla 22. Resistencia a la compresión de muestras con contenido de polvo de vidrio. ....... 68
Tabla 23. Cuantificación de la variación de la resistencia a la compresión para las muestras
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
contenido de ceniza volante. ................................................................................................. 82
Tabla 34. Absorción a las 24 horas de las muestras con contenido de fibra de acero. ......... 83
Tabla 35. Cuantificación de varianza de la absorción a 24 horas de las muestras con
contenido de Fibra de acero .................................................................................................. 85
Tabla 36. Absorción a las 24 horas de las muestras con adición de polvo de vidrio. .......... 86
Tabla 37. Cuantificación de varianza de la absorción a 24 horas de las muestras con
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 40. Cuantificación de varianza de la absorción a 5 horas de las muestras con
contenido de ceniza volante. ................................................................................................. 90
Tabla 41. Absorción a las 5 horas para las muestras con contenido de fibra de acero. ........ 91
Tabla 42. Cuantificación de varianza de la absorción a 5 horas de las muestras con
contenido de fibra de acero. .................................................................................................. 93
Tabla 43. Absorción a las 5 horas de las muestras con contenido de polvo de vidrio. ........ 94
Tabla 44. Cuantificación de varianza de la absorción a 5 horas de las muestras con
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 97.Resultados prueba de resistencia a compresión del polvo de vidrio de 20%. ..... 163
Tabla 98.Resultados prueba de resistencia a compresión del polvo de vidrio de 25%. ..... 163
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 101.Resultados prueba de resistencia a compresión de fibra de acero del 1,0%. ..... 164
Tabla 102.Resultados prueba de resistencia a compresión de fibra de acero del 1,1%. ..... 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
Tabla 105.Resultados prueba de resistencia a compresión de muestra patrón con la mezcla
3. ......................................................................................................................................... 165
Tabla 106.Resultados prueba de resistencia a compresión de muestra patrón con la mezcla
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 114.Resultados prueba de módulo de rotura de la ceniza volante del 7%. .............. 171
Tabla 115.Resultados prueba de módulo de rotura de la ceniza volante del 8%. .............. 172
Tabla 116.Resultados prueba de módulo de rotura de polvo de vidrio del 10%. ............... 172
Tabla 117.Resultados prueba de módulo de rotura de polvo de vidrio del 15%. ............... 172
Tabla 118.Resultados prueba de módulo de rotura de polvo de vidrio del 20%. ............... 173
Tabla 119.Resultados prueba de módulo de rotura de polvo de vidrio del 25%. ............... 173
Tabla 120.Resultados prueba de módulo de rotura de fibra de acero del 0,5% ................. 173
Tabla 121.Resultados prueba de módulo de rotura de fibra de acero del 0,7% ................. 174
Tabla 122.Resultados prueba de módulo de rotura de fibra de acero del 1% .................... 174
Tabla 123.Resultados prueba de módulo de rotura de fibra de acero del 1,3% ................. 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 134.Resultados prueba de Absorción de 24 horas con Polvo de vidrio del 15%. .... 179
Tabla 135. Resultados prueba de Absorción de 24 horas con Polvo de vidrio del 20%. ... 180
Tabla 136.Resultados prueba de Absorción de 24 horas con Polvo de vidrio del 25%. .... 180
Tabla 137. Resultados prueba de Absorción de 24 horas con fibra de acero del 0,5%. ..... 180
Tabla 138. Resultados prueba de Absorción de 24 horas con fibra de acero del 0,7%. ..... 181
Tabla 139. Resultados prueba de Absorción de 24 horas con fibra de acero del 1%. ........ 181
Tabla 140. Resultados prueba de Absorción de 24 horas con fibra de acero del 1,3%. ..... 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 143. Resultados prueba de Absorción de 24 horas de la mezcla 3. .......................... 183
Tabla 144. Resultados prueba de Absorción de 24 horas de la mezcla 4. .......................... 183
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 152. Resultados prueba de absorción a 5 horas para la ceniza volante con el 7%. .. 187
Tabla 153. Resultados prueba de absorción a 5 horas para la ceniza volante con el 8%. .. 188
Tabla 154. Resultados prueba de absorción a 5 horas para el polvo de vidrio del 10%. ... 188
Tabla 155. Resultados prueba de absorción a 5 horas para el polvo de vidrio del 15%. ... 188
Tabla 156. Resultados prueba de absorción a 5 horas para el polvo de vidrio del 20%. ... 189
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 159. Resultados prueba de absorción a 5 horas para la fibra de acero del 0,7%. ..... 190
Tabla 160. Resultados prueba de absorción a 5 horas para la fibra de acero del 1%. ........ 190
Tabla 161. Resultados prueba de absorción a 5 horas para la fibra de acero del 1,3%. ..... 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
Tabla 164. Resultados prueba de absorción a 5 horas para las muestras optimas, mezcla 3.
............................................................................................................................................ 192
Tabla 165. Resultados prueba de absorción a 5 horas para las muestras optimas, mezcla 4.
............................................................................................................................................ 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
Fuente: Mohajerani, A.(2017).
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
Fuente: Mohajerani, A.(2017).
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
el plano de falla, en mm.
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
arcilla cocida. Ladrillos y
bloques cerámicos. Parte 1:
mampostería estructural.
Establecer los requisitos que
deberán cumplir los ladrillos de
arcilla cocida, utilizados como
37
unidades de mampostería
estructural.
NTC 4205-2 Unidades de mampostería de
arcilla cocida. Ladrillos y
bloques cerámicos. Parte 2:
mampostería no estructural.
Establecer los requisitos que
deberán cumplir los ladrillos de
arcilla cocida, utilizados como
unidades de mampostería no
estructural para muros interiores
divisorios y cortafuegos, o para
exteriores que tengan un acabado
de protección con revoque o
pañete.
NTC 4205-3 Unidades de mampostería de
arcilla cocida. Ladrillos y
bloques cerámicos. Parte 3:
mampostería de fachada.
Establecer los requisitos que
deberán cumplir los ladrillos de
arcilla cocida, utilizados como
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
Densidad (g/cm3) 0,81
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 (%
)
Diametro de la particula (mm)
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
el plano de falla, en mm.
d = profundidad, (distancia desde la cara superior hasta el plano de apoyo) de la muestra en
el plano de falla, en mm.
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
Cabe mencionar que los datos resaltados hacen referencia a datos atípicos obtenidos en la prueba
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
Cabe mencionar que los datos resaltados hacen referencia a datos atípicos obtenidos en la prueba
de resistencia a la compresión para la fibra de acero; estos datos no se tienen en cuenta en la
media para el análisis.
66
La Figura 17 describe el comportamiento de la resistencia a la compresión con
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
Conforme a los datos obtenidos con respecto al coeficiente de variación, se encontró
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
Cabe mencionar que los datos resaltados hacen referencia a datos atípicos obtenidos en la prueba
de resistencia a la compresión para el polvo de vidrio; estos datos no se tienen en cuenta en la
media para el análisis.
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.
La Figura 18 describe el comportamiento de la resistencia a la compresión con
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
6.2.2. Muestras con adición de ceniza volante
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
Cabe mencionar que los datos resaltados hacen referencia a datos atípicos obtenidos en la prueba
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 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
.
Posteriormente con los datos obtenidos en el ensayo para cada dosificación, se
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
Conforme a los datos obtenidos con respecto al coeficiente de variación, se encontró
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.
6.2.3. Muestras con adición de fibra de acero
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
Cabe mencionar que los datos resaltados hacen referencia a datos atípicos obtenidos en la prueba
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)
Adición de fibra de acero (%)
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.
6.2.4. Muestras con adición de polvo de vidrio
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
Cabe mencionar que los datos resaltados hacen referencia a datos atípicos obtenidos en la prueba
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
6.3.2. Muestras con adición de ceniza volante
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
Cabe mencionar que los datos resaltados hacen referencia a datos atípicos obtenidos en la prueba
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
Conforme a los datos obtenidos con respecto al coeficiente de variación, se encontró
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.
6.3.3. Muestras con adición de fibra de acero
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
Cabe mencionar que los datos resaltados hacen referencia a datos atípicos obtenidos en la prueba
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
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 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
6.3.4. Muestras con adición de polvo de vidrio
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
Cabe mencionar que los datos resaltados hacen referencia a datos atípicos obtenidos en la prueba
de absorción de 24 horas por ebullición del polvo de vidrio; estos datos no se tienen en cuenta en
la media para el análisis.
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
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 37 consigna los valores de
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
(%
)
Adición de polvo de vidrio (%)
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
6.4.2. Muestras con adición de ceniza volante
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
Cabe mencionar que los datos resaltados hacen referencia a datos atípicos obtenidos en la prueba
de absorción de 5 horas por ebullición de la ceniza volante; estos datos no se tienen en cuenta en
la media para el análisis.
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
calcula desviación estándar, media y coeficiente de variación con el fin de establecer la
variabilidad de los datos obtenidos experimentalmente. La Tabla 40 consigna los valores de
media, desviación estándar y coeficiente de variación.
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
(%
)
Adición de ceniza volante (%)
91
debajo del 10%, estableciendo que los dato obtenidos experimentalmente son homogéneos y
están cerca a la media aritmética.
6.4.3. Muestras con adición de fibra de acero
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
.
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 42 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
14,00
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4
Ab
sorc
ión
(%
)
Adición de fibra de acero (%)
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.
6.4.4. Muestras con adición de polvo de vidrio
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
Cabe mencionar que los datos resaltados hacen referencia a datos atípicos obtenidos en la prueba
de absorción de 5 horas por ebullición del polvo de vidrio; estos datos no se tienen en cuenta en
la media para el análisis.
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
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 44 consigna los valores de
media, desviación estándar y coeficiente de variación.
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
(%
)
Adición de polvo de vidrio (%)
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.
Los resultados obtenidos se pueden evidenciar en las tablas con información
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
6.5.1. Muestras con adición de ceniza volante
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
Adición de ceniza volante (%)
98
6.5.2. Muestras con adición de fibra de acero
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
1,3 0,93 Fuente: Autores
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.
6.5.3. Muestras con adición de polvo de vidrio
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
25,0 0,87 Fuente: Autores
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
Los resultados obtenidos se pueden evidenciar en las tablas con información
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
Cabe mencionar que los datos resaltados hacen referencia a datos atípicos obtenidos en la prueba
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
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 50 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 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
Cabe mencionar que los datos resaltados hacen referencia a datos atípicos obtenidos en la prueba
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
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 52 consigna los valores de
media, desviación estándar y coeficiente de variación.
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
Cabe mencionar que los datos resaltados hacen referencia a datos atípicos obtenidos en la prueba
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
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 54 consigna los valores de
media, desviación estándar y coeficiente de variación.
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
Cabe mencionar que los datos resaltados hacen referencia a datos atípicos obtenidos en la prueba
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
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 56 consigna los valores de
media, desviación estándar y coeficiente de variación.
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.
Verificación de Varianza
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
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 módulo de rotura
Tabla 62.Resultados Prueba de Shapiro Wilks
prueba Estadístico valor-P
Estadístico W de
Shapiro-Wilk 0,89 0,099 Fuente: Autores
En la Tabla 62 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.
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
empíricamente, estableciendo que los datos recopilados se encuentran muy cercanos a la línea
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
Método: 95,0 porcentaje LSD
Mezcla Casos Media Grupos Homogéneos
3 4 0,84 X
4 3 0,96 X
2 3 1,74 X
1 3 1,76 X
0 5 1,98 X *LSD: Diferencia mínima significativa
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
Intra grupos 0,53 13 0,04
Total
(Corr.) 4,67 17 Fuente: Autores
De acuerdo a los resultados obtenidos en la Tabla 64, el análisis de varianza realizado
para los datos correspondientes a la prueba de módulo de rotura 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 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
Verificación de Varianza
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
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, prueba de absorción a 24 horas.
Tabla 66.pruebas de Normalidad para absorción a 24 horas.
prueba Estadístico valor-P
Estadístico W de
Shapiro-Wilk 0,88 0,051 Fuente: Autores
En la Tabla 66 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.
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
empíricamente, estableciendo que los datos recopilados se encuentran muy cercanos a la línea
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
Método: 95,0 porcentaje LSD
Mezcla Casos Media Grupos Homogéneos
1 3 9,75 X
3 4 11,45 X
0 5 11,62 X
2 5 13,54 X
4 4 13,89 X *LSD: Diferencia mínima significativa
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
Intra grupos 22,40 14 1,60
Total (Corr.) 63,06 18 Fuente: Autores
De acuerdo a los resultados obtenidos en la Tabla 68, el análisis de varianza realizado
para los datos correspondientes a la prueba de módulo de rotura 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 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
Facultad de Ingeniería
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
Contenido de humedad. (%) 15,99% 16,14%
Promedio. (%) 16,07% Fuente: Autores
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
Datos 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 (%
)
Diametro de la particula (mm)
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
Contenido de humedad. (%) 15,99% 16,14%
Promedio. (%) 16,07% Fuente: Autores
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
análisis utilizando un picnómetro de 500 ml. Obteniendo los siguientes datos de
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
Muestra seca + recipiente 171,5
Peso recipiente 119,1
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
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería civil
DESARROLLO Y EVALUACIÓN DE UN MAMPUESTO DE ARCILLA REFORZADO CON FIBRAS DE
ACERO, POLVO DE VIDRIO Y CENIZA VOLANTE.
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
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 = 2,4𝑔
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
Densidad (g/cm3) 0,81
Na2O (%) 0,4
SO3 (%) 1
Fuente: Ficha de composición TERMOPAIPA
150
2. Pruebas realizadas al material
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 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
Suma 494,44 500,00 100 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
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
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería civil
DESARROLLO Y EVALUACIÓN DE UN MAMPUESTO DE ARCILLA REFORZADO CON FIBRAS DE
ACERO, POLVO DE VIDRIO Y 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
Datos granulometría
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
análisis utilizando un picnómetro de 500 ml. Obteniendo los siguientes datos de
entrada.
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
0,010,1110P
asa
(%)
Diametro de la particula (mm)
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
Muestra seca + recipiente 171,5
Peso recipiente 119,1
Ws 52,3
Fuente: Autores
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 = 2,4𝑔
𝑐𝑚3
153
ANEXO D
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 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
Suma 497,93 500,00 100 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
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería civil
DESARROLLO Y EVALUACIÓN DE UN MAMPUESTO DE ARCILLA REFORZADO CON FIBRAS DE
ACERO, POLVO DE VIDRIO Y CENIZA VOLANTE.
Nombre del ensayo DETERMINACIÒN TAMAÑO DE PARTICULAS, DETERMINACIÒN DE LA GRAVEDAD ESPECIFICA
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 Fibra de acero
154
𝐶𝑐 =𝐷30
2
𝐷10 ∗ 𝐷60
Tabla 83. Resultados de granulometría fibra de acero
Datos granulometría
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
análisis utilizando un picnómetro de 500 ml. Obteniendo los siguientes datos de
entrada
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
0,1110P
asa
(%)
Diametro de la particula (mm)
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
Muestra seca + recipiente 214,2
Peso recipiente 114,1
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
Teniendo los datos recopilados en laboratorio, se utiliza la siguiente ecuación para
determinar la gravedad específica del material.
𝐺𝑠 =𝑤𝑠
(𝑤𝑏𝑤 − (𝑤𝑏𝑠 − 𝑤𝑠))
Donde:
156
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 = 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
Nombre de los estudiantes Fabio Leonardo Ardila Gonzalez, Juan Pablo Traslaviña Chacon
Tipo de material a analizar Ceniza volante, polvo de vidrio y fibra de acero
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería civil
DESARROLLO Y EVALUACIÓN DE UN MAMPUESTO DE ARCILLA REFORZADO CON FIBRAS DE
ACERO, POLVO DE VIDRIO Y CENIZA VOLANTE.
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
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería civil
DESARROLLO Y EVALUACIÓN DE UN MAMPUESTO DE ARCILLA REFORZADO CON FIBRAS DE
ACERO, POLVO DE VIDRIO Y CENIZA VOLANTE.
Nombre del ensayo RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN- RESULTADOS COMPRESIÓN MUESTRAS
Normas(s) NTC 4017
Nombre de los estudiantes Fabio Leonardo Ardila Gonzalez, Juan Pablo Traslaviña Chacon
Tipo de material a analizar Ceniza volante, polvo de vidrio y fibra de acero
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%)
Id W (KN) L (mm) b (mm) A (mm2) C (MPa)
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
Ponderado 84,12 125,52 119,93 15053,60 5,59 Fuente: Autores
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%)
Id W (KN) L (mm) b (mm) A (mm2) C (MPa)
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
Ponderado 57,02 124,64 119,94 14948,81 3,81 Fuente: Autores
2.3. Muestras con reemplazo de 7% en peso de ceniza volante.
Tabla 93. Resultados prueba de resistencia a compresión ceniza volante del 7%.
Muestra 210g (7%)
Id W (KN) L (mm) b (mm) A (mm2) C (MPa)
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
2.4. Muestras con reemplazo de 8% en peso de ceniza volante.
Tabla 94.Resultados prueba de resistencia a compresión ceniza volante del 8%.
Muestra 240g (8%)
Id W (KN) L (mm) b (mm) A (mm2) C (MPa)
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
Ponderado 27,09 124,60 119,89 14938,57 1,81 Fuente: Autores
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%)
Id W (KN) L (mm) b (mm) A (mm2) C (MPa)
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
Ponderado 71,41 124,81 121,00 15101,76 4,73 Fuente: Autores
3.2. Muestras con reemplazo de 15% en peso de polvo de vidrio.
Tabla 96.Resultados prueba de resistencia a compresión del polvo de vidrio de 15%.
Muestra 450g (15%)
Id W (KN) L (mm) b (mm) A (mm2) C (MPa)
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
Ponderado 68,57 124,77 120,70 15059,72 4,55 Fuente: Autores
163
3.3. Muestras con reemplazo de 20 % en peso de polvo de vidrio.
Tabla 97.Resultados prueba de resistencia a compresión del polvo de vidrio de 20%.
Muestra 600g (20%)
Id W (KN) L (mm) b (mm) A (mm2) C (MPa)
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
Ponderado 75,49 124,80 120,30 15013,44 5,03 Fuente: Autores
3.4. Muestras con reemplazo de 25 % en peso de polvo de vidrio.
Tabla 98.Resultados prueba de resistencia a compresión del polvo de vidrio de 25%.
Muestra 750g (25%)
Id W (KN) L (mm) b (mm) A (mm2) C (MPa)
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
Ponderado 62,39 125,00 120,62 15077,52 4,14 Fuente: Autores
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%)
Id W (KN) L (mm) b (mm) A (mm2) C (MPa)
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
Ponderado 132,41 125,10 120,70 15099,33 8,77 Fuente: Autores
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%)
Id W (KN) L (mm) b (mm) A (mm2) C (MPa)
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
Ponderado 138,56 124,78 121,30 15135,78 8,82 Fuente: Autores
4.3. Muestras con reemplazo de 1,0 % en peso de fibra de acero.
Tabla 101.Resultados prueba de resistencia a compresión de fibra de acero del 1,0%.
Muestra 30g (1%)
Id W (KN) L (mm) b (mm) A (mm2) C (MPa)
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
Ponderado 116,74 124,39 120,34 14969,05 7,80 Fuente: Autores
4.4.Muestras con reemplazo de 1,3 % en peso de fibra de acero
Tabla 102.Resultados prueba de resistencia a compresión de fibra de acero del 1,1%.
Muestra 39g (1,3%)
Id W (KN) L (mm) b (mm) A (mm2) C (MPa)
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
Ponderado 117,17 124,89 120,64 15066,75 7,78 Fuente: Autores
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
Id W (KN) L (mm) b (mm) A (mm2) C (MPa)
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
Ponderado 39,55 125,00 120,62 15077,52 2,62 Fuente: Autores
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
Id W (KN) L (mm) b (mm) A (mm2) C (MPa)
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
Ponderado 39,79 124,80 120,30 15013,44 2,65 Fuente: Autores
5.3.Muestras con 14 % en peso de polvo de vidrio, 1,2 % de fibra de acero y 2,8 %
de ceniza volante.
Tabla 105.Resultados prueba de resistencia a compresión de muestra patrón con la mezcla 3.
Mezcla 3
Id W (KN) L (mm) b (mm) A (mm2) C (MPa)
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
Ponderado 32,61 124,77 120,70 15059,72 2,17 Fuente: Autores
166
5.4.Muestras con 15 % en peso de polvo de vidrio, 1,3 % de fibra de acero y 3 % de
ceniza volante.
Tabla 106.Resultados prueba de resistencia a compresión de muestra patrón con la mezcla 4.
Mezcla 4
Id W (KN) L (mm) b (mm) A (mm2) C (MPa)
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
Tabla 107.Resultados maquina Universal muestra patrón y ceniza volante-1
Fuente: Autores
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería civil
DESARROLLO Y EVALUACIÓN DE UN MAMPUESTO DE ARCILLA REFORZADO CON FIBRAS DE
ACERO, POLVO DE VIDRIO Y CENIZA VOLANTE.
Nombre del ensayo MODULO DE ROTURA- RESULTADOS MAQUINA UNIVERSAL
Normas(s) NTC 4017
Nombre de los estudiantes Fabio Leonardo Ardila Gonzalez, Juan Pablo Traslaviña Chacon
Tipo de material a analizar Ceniza volante, polvo de vidrio y fibra de acero
168
Tabla 108.Resultados maquina Universal muestra patrón y ceniza volante-2
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.
1. Muestras patrón.
Tabla 111. Resultados prueba de módulo de rotura de la muestra patrón.
Muestra Patrón
Id W (KN) L (mm) b (mm) d (mm) x (mm) MR (MPa)
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
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería civil
DESARROLLO Y EVALUACIÓN DE UN MAMPUESTO DE ARCILLA REFORZADO CON FIBRAS DE
ACERO, POLVO DE VIDRIO Y CENIZA VOLANTE.
Nombre del ensayo MODULO DE ROTURA- RESULTADOS MUESTRAS
Normas(s) NTC 4017
Nombre de los estudiantes Fabio Leonardo Ardila Gonzalez, Juan Pablo Traslaviña Chacon
Tipo de material a analizar Ceniza volante, polvo de vidrio y fibra de acero
171
2. Muestras con ceniza volante.
2.1. Muestras con reemplazo de 3% en peso de ceniza volante.
Tabla 112.Resultados prueba de módulo de rotura de la ceniza volante del 3%.
Muestra 90g (3%)
Id W (KN) L (mm) b (mm) d (mm) x (mm) MR (MPa)
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
Ponderado 1,84 224,14 119,99 52,83 9,40 1,69 Fuente: Autores
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%)
Id W (KN) L (mm) b (mm) d (mm) x (mm) MR (MPa)
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
Ponderado 1,77 225,28 119,84 52,81 14,60 1,54 Fuente: Autores
2.3.Muestras con reemplazo de 7% en peso de ceniza volante.
Tabla 114.Resultados prueba de módulo de rotura de la ceniza volante del 7%.
Muestra 210g (7%)
Id W (KN) L (mm) b (mm) d (mm) x (mm) MR (MPa)
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
Ponderado 1,78 224,22 119,95 52,90 16,80 1,52 Fuente: Autores
172
2.4.Muestras con reemplazo de 8% en peso de ceniza volante.
Tabla 115.Resultados prueba de módulo de rotura de la ceniza volante del 8%.
Muestra 240g (8%)
Id W (KN) L (mm) b (mm) d (mm) x (mm) MR (MPa)
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
Ponderado 1,40 224,18 119,94 52,86 13,00 1,25 Fuente: Autores
3. Muestras con adición de polvo de vidrio.
3.1. Muestras con reemplazo de 10% en peso de polvo de vidrio.
Tabla 116.Resultados prueba de módulo de rotura de polvo de vidrio del 10%.
Muestra 300g (10%)
Id W (KN) L (mm) b (mm) d (mm) x (mm) MR (MPa)
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
Ponderado 2,43 223,68 121,08 56,66 13,00 1,87 Fuente: Autores
3.2. Muestras con reemplazo de 15% en peso de polvo de vidrio.
Tabla 117.Resultados prueba de módulo de rotura de polvo de vidrio del 15%.
Muestra 450g (15%)
Id W (KN) L (mm) b (mm) d (mm) x (mm) MR (MPa)
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
Ponderado 3,01 224,22 120,06 57,04 15,60 2,23 Fuente: Autores
173
3.3. Muestras con reemplazo de 20 % en peso de polvo de vidrio.
Tabla 118.Resultados prueba de módulo de rotura de polvo de vidrio del 20%.
Muestra 600g (20%)
Id W (KN) L (mm) b (mm) d (mm) x (mm) MR (MPa)
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
Ponderado 2,56 224,22 120,02 53,01 9,60 2,33 Fuente: Autores
3.4. Muestras con reemplazo de 25 % en peso de polvo de vidrio.
Tabla 119.Resultados prueba de módulo de rotura de polvo de vidrio del 25%.
Muestra 750g (25%)
Id W (KN) L (mm) b (mm) d (mm) x (mm) MR (MPa)
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
Ponderado 2,76 224,54 120,13 52,98 9,80 2,51 Fuente: Autores
4. Muestras con adición de fibra de acero.
4.1. Muestras con reemplazo de 0,5 % en peso de fibra de acero.
Tabla 120.Resultados prueba de módulo de rotura de fibra de acero del 0,5%
Muestra 15g (0,5 %)
Id W (KN) L (mm) b (mm) d (mm) x (mm) MR (MPa)
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
Ponderado 2,12 224,44 120,94 54,90 18,40 1,60 Fuente: Autores
174
4.2.Muestras con reemplazo de 0,7 % en peso de fibra de acero.
Tabla 121.Resultados prueba de módulo de rotura de fibra de acero del 0,7%
Muestra 21g (0,7%)
Id W (KN) L (mm) b (mm) d (mm) x (mm) MR (MPa)
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
Ponderado 2,34 224,34 121,00 55,86 23,00 1,65 Fuente: Autores
4.3. Muestras con reemplazo de 1,0 % en peso de fibra de acero.
Tabla 122.Resultados prueba de módulo de rotura de fibra de acero del 1%
Muestra 30g (1%)
Id W (KN) L (mm) b (mm) d (mm) x (mm) MR (MPa)
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
Ponderado 3,16 224,16 119,52 57,88 21,00 2,14 Fuente: Autores
4.4.Muestras con reemplazo de 1,3 % en peso de fibra de acero
Tabla 123.Resultados prueba de módulo de rotura de fibra de acero del 1,3%
Muestra 39g (1,3%)
Id W (KN) L (mm) b (mm) d (mm) x (mm) MR (MPa)
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
Ponderado 2,51 224,64 120,60 54,92 13,00 2,10 Fuente: Autores
175
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 124.Resultados prueba de Modulo de rotura de muestra patrón con la mezcla 1
Mezcla 1
Id W (KN) L (mm) b (mm) d (mm) x (mm) MR (MPa)
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
Ponderado 1,54 224,54 120,13 52,98 13,00 1,38 Fuente: Autores
5.2.Muestras con 13 % en peso de polvo de vidrio, 1,1 % de fibra de acero y 2,5 %
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
Ponderado 1,57 224,22 120,02 53,01 19,00 1,25 Fuente: Autores
176
5.3.Muestras con 14 % en peso de polvo de vidrio, 1,2 % de fibra de acero y 2,8 %
de ceniza volante.
Tabla 126.Resultados prueba de Modulo de rotura de muestra patrón con la mezcla 3.
Mezcla 3
Id W (KN) L (mm) b (mm) d (mm) x (mm) MR (MPa)
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
Ponderado 1,44 224,22 120,06 57,04 17,40 1,03 Fuente: Autores
5.4.Muestras con 15 % en peso de polvo de vidrio, 1,3 % de fibra de acero y 3 % de
ceniza volante.
Tabla 127.Resultados prueba de Modulo de rotura de muestra patrón con la mezcla 4.
Mezcla 4
Id W (KN) L (mm) b (mm) d (mm) x (mm) MR (MPa)
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
Ponderado 1,39 223,68 121,08 56,66 21,20 0,96 Fuente: Autores
177
ANEXO I
Teniendo en cuenta las ecuaciones mencionadas en el documento para determinar la
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.
1. Muestras patrón.
Tabla 128.Resultados Prueba de Absorción de 24 horas muestra patrón
Muestra Patrón
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 2,94 3,19 8,54 Fuente: Autores
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería civil
DESARROLLO Y EVALUACIÓN DE UN MAMPUESTO DE ARCILLA REFORZADO CON FIBRAS DE
ACERO, POLVO DE VIDRIO Y CENIZA VOLANTE.
Nombre del ensayo ABSORCIÓN 24 HORAS- RESULTADOS
Normas(s) NTC 4017
Nombre de los estudiantes Fabio Leonardo Ardila Gonzales, Juan Pablo Traslaviña Chacon
Tipo de material a analizar Ceniza volante, polvo de vidrio y fibra de acero
178
2. Muestras con ceniza volante.
2.1. Muestras con reemplazo de 3% en peso de ceniza volante.
Tabla 129.Resultados Prueba de Absorción de 24 horas con ceniza volante del 3%
Muestra 90g (3%)
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 2,53 2,80 10,50 Fuente: Autores
2.2. Muestras con reemplazo de 5,5% en peso de ceniza volante.
Tabla 130.Resultados prueba de Absorción de 24 horas con ceniza volante del 5,5%.
Muestra 165g (5,5%)
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 2,53 2,83 11,76 Fuente: Autores
2.3. Muestras con reemplazo de 7% en peso de ceniza volante.
Tabla 131.Prueba de Absorción de 24 horas con ceniza volante del 7%
Muestra 210g (7%)
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 2,51 2,85 13,66 Fuente: Autores
179
2.4. Muestras con reemplazo de 8% en peso de ceniza volante.
Tabla 132. Resultados prueba de Absorción de 24 horas con ceniza volante del 8%
Muestra 240g (8%)
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
3. Muestras con adición de polvo de vidrio.
3.1. Muestras con reemplazo de 10% en peso de polvo de vidrio.
Tabla 133.Resultados prueba de Absorción de 24 horas con Polvo de vidrio del 10%.
Muestra 300g (10%)
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 2,74 3,02 10,26 Fuente: Autores
3.2. Muestras con reemplazo de 15% en peso de polvo de vidrio.
Tabla 134.Resultados prueba de Absorción de 24 horas con Polvo de vidrio del 15%.
Muestra 450g (15%)
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 2,86 3,15 10,14 Fuente: Autores
180
3.3. Muestras con reemplazo de 20 % en peso de polvo de vidrio.
Tabla 135. Resultados prueba de Absorción de 24 horas con Polvo de vidrio del 20%.
Muestra 600g (20%)
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 2,56 2,82 10,28 Fuente: Autores
3.4. Muestras con reemplazo de 25 % en peso de polvo de vidrio.
Tabla 136.Resultados prueba de Absorción de 24 horas con Polvo de vidrio del 25%.
Muestra 750g (25%)
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 2,94 3,19 8,66 Fuente: Autores
4. Muestras con adición de fibra de acero.
4.1. Muestras con reemplazo de 0,5 % en peso de fibra de acero.
Tabla 137. Resultados prueba de Absorción de 24 horas con fibra de acero del 0,5%.
Muestra 15g (0,5%)
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 3,03 3,29 8,61 Fuente: Autores
181
4.2.Muestras con reemplazo de 0,7 % en peso de fibra de acero.
Tabla 138. Resultados prueba de Absorción de 24 horas con fibra de acero del 0,7%.
Muestra 21g (0,7%)
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 3,13 3,44 10,03 Fuente: Autores
4.3. Muestras con reemplazo de 1,0 % en peso de fibra de acero.
Tabla 139. Resultados prueba de Absorción de 24 horas con fibra de acero del 1%.
Muestra 30g (1%)
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 3,04 3,35 10,52 Fuente: Autores
4.4.Muestras con reemplazo de 1,3 % en peso de fibra de acero
Tabla 140. Resultados prueba de Absorción de 24 horas con fibra de acero del 1,3%.
Muestra 39g (1,3%)
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 3,07 3,37 9,92 Fuente: Autores
182
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 141.Resultados prueba de Absorción de 24 horas de la mezcla 1.
Mezcla 1
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 2,70 3,00 11,21 Fuente: Autores
5.2.Muestras con 13 % en peso de polvo de vidrio, 1,1 % de fibra de acero y 2,5 %
de ceniza volante.
Tabla 142. Resultados prueba de Absorción de 24 horas de la mezcla 2.
Mezcla 2
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 2,63 2,98 13,53 Fuente: Autores
183
5.3.Muestras con 14 % en peso de polvo de vidrio, 1,2 % de fibra de acero y 2,8 %
de ceniza volante.
Tabla 143. Resultados prueba de Absorción de 24 horas de la mezcla 3.
Mezcla 3
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 2,63 2,95 11,96 Fuente: Autores
5.4.Muestras con 15 % en peso de polvo de vidrio, 1,3 % de fibra de acero y 3 % de
ceniza volante.
Tabla 144. Resultados prueba de Absorción de 24 horas de la mezcla 4.
Mezcla 4
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 2,56 2,92 14,04 Fuente: Autores
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
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 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
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 11,23 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
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 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
Teniendo en cuenta las ecuaciones mencionadas en el documento para determinar la
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.
1. Muestras patrón.
Tabla 149. Resultados prueba de absorción a 5 horas para la muestra patrón.
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
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería civil
DESARROLLO Y EVALUACIÓN DE UN MAMPUESTO DE ARCILLA REFORZADO CON FIBRAS DE
ACERO, POLVO DE VIDRIO Y CENIZA VOLANTE.
Nombre del ensayo ABSORCIÓN 5 HORAS- RESULTADOS
Normas(s) NTC 4017
Nombre de los estudiantes Fabio Leonardo Ardila Gonzales, Juan Pablo Traslaviña Chacon
Tipo de material a analizar Ceniza volante, polvo de vidrio y fibra de acero
187
2. Muestras con ceniza volante.
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%)
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 2,54 2,82 11,03 Fuente: Autores
2.2. Muestras con reemplazo de 5,5% en peso de ceniza volante.
Tabla 151. Resultados prueba de absorción a 5 horas para la ceniza volante con el 5,5%.
Muestra 165g (5,5%)
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 2,53 2,84 12,17 Fuente: Autores
2.3. Muestras con reemplazo de 7% en peso de ceniza volante.
Tabla 152. Resultados prueba de absorción a 5 horas para la ceniza volante con el 7%.
Muestra 210g (7%)
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 2,51 2,87 14,10 Fuente: Autores
188
2.4. Muestras con reemplazo de 8% en peso de ceniza volante.
Tabla 153. Resultados prueba de absorción a 5 horas para la ceniza volante con el 8%.
Muestra 240g (8%)
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 2,53 2,89 14,18 Fuente: Autores
3. Muestras con adición de polvo de vidrio.
3.1. Muestras con reemplazo de 10% en peso de polvo de vidrio.
Tabla 154. Resultados prueba de absorción a 5 horas para el polvo de vidrio del 10%.
Muestra 300g (10%)
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 2,74 3,04 10,97 Fuente: Autores
3.2. Muestras con reemplazo de 15% en peso de polvo de vidrio.
Tabla 155. Resultados prueba de absorción a 5 horas para el polvo de vidrio del 15%.
Muestra 450g (15%)
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 2,86 3,18 11,17 Fuente: Autores
189
3.3. Muestras con reemplazo de 20 % en peso de polvo de vidrio.
Tabla 156. Resultados prueba de absorción a 5 horas para el polvo de vidrio del 20%.
Muestra 600g (20%)
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
3.4. Muestras con reemplazo de 25 % en peso de polvo de vidrio.
Tabla 157.Resultados prueba de absorción a 5 horas para el polvo de vidrio del 25%.
Muestra 750g (25%)
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 2,94 3,23 9,91 Fuente: Autores
4. Muestras con adición de fibra de acero.
4.1. Muestras con reemplazo de 0,5 % en peso de fibra de acero.
Tabla 158. Resultados prueba de absorción a 5 horas para la fibra de acero del 0,5%.
Muestra 15g (0,5%)
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 3,03 3,33 9,96 Fuente: Autores
190
4.2.Muestras con reemplazo de 0,7 % en peso de fibra de acero.
Tabla 159. Resultados prueba de absorción a 5 horas para la fibra de acero del 0,7%.
Muestra 21g (0,7%)
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 3,13 3,47 11,05 Fuente: Autores
4.3. Muestras con reemplazo de 1,0 % en peso de fibra de acero.
Tabla 160. Resultados prueba de absorción a 5 horas para la fibra de acero del 1%.
Muestra 30g (1%)
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 3,04 3,38 11,38 Fuente: Autores
4.4.Muestras con reemplazo de 1,3 % en peso de fibra de acero
Tabla 161. Resultados prueba de absorción a 5 horas para la fibra de acero del 1,3%.
Muestra 39g (1,3%)
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 3,07 3,40 10,65 Fuente: Autores
191
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 162.Resultados prueba de absorción a 5 horas para las muestras optimas, mezcla 1.
Mezcla 1
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 2,70 3,00 11,21 Fuente: Autores
5.2.Muestras con 13 % en peso de polvo de vidrio, 1,1 % de fibra de acero y 2,5 %
de ceniza volante.
Tabla 163. Resultados prueba de absorción a 5 horas para las muestras optimas, mezcla 2.
Mezcla 2
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 2,63 2,98 13,53 Fuente: Autores
192
5.3.Muestras con 14 % en peso de polvo de vidrio, 1,2 % de fibra de acero y 2,8 %
de ceniza volante.
Tabla 164. Resultados prueba de absorción a 5 horas para las muestras optimas, mezcla 3.
Mezcla 3
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 2,63 2,95 11,96 Fuente: Autores
5.4.Muestras con 15 % en peso de polvo de vidrio, 1,3 % de fibra de acero y 3 % de
ceniza volante.
Tabla 165. Resultados prueba de absorción a 5 horas para las muestras optimas, mezcla 4.
Mezcla 4
Id Ws (Kg) Wss (Kg) Abs (%)
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
Ponderado 2,56 2,92 14,04 Fuente: Autores
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
Pruebas a compresión
antes de iniciar
Pruebas a compresión
después de fallar
Figura 59. Ensayo a compresión mampuestos.
Fuente: Autores
199
Pruebas a Flexión de los mampuestos muestras finales
Pruebas a compresión
inicio
Pruebas a compresión
antes de iniciar
Pruebas a compresión
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)