UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · ... intransferible y no exclusiva para el uso no comercial de la...

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS

FÍSICAS Y MATEMÁTICA

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

Correlación entre las propiedades mecánicas de los

bloques ecológicos fabricados con los componentes del

Tetra pak reciclado y bloques convencionales

Trabajo de Titulación modalidad Proyecto de Investigación,

previo a la obtención del Título de Ingeniero Civil

AUTORES: Bernal Paredes Miguel Mauricio

Palacio Jiménez Nelson Efraín

TUTOR: Ing. Carlos Alberto Lasso Molina

QUITO, 2018

ii

DERECHOS DE AUTOR

Nosotros, MIGUEL MAURICIO BERNAL PAREDES y NELSON EFRAÍN

PALACIO JIMÉNEZ en calidad de autores y titulares de los derechos morales y

patrimoniales del trabajo de titulación CORRELACIÓN ENTRE LAS

PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS BLOQUES ECOLÓGICOS

FABRICADOS CON LOS COMPONENTES DEL TETRA PAK

RECICLADO Y BLOQUES CONVENCIONALES, modalidad Proyecto de

Investigación, de conformidad con el Art. 114 del CÓDIGO ORGÁNICO DE LA

ECONOMÍA SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E

INNOVACIÓN, concedemos a favor de la Universidad Central del Ecuador una

licencia gratuita, intransferible y no exclusiva para el uso no comercial de la obra,

con fines estrictamente académicos. Conservamos a nuestro favor todos los

derechos de autor sobre la obra, establecidos en la normativa citada.

Así mismo, autorizamos a la Universidad Central del Ecuador para que realice la

digitalización y publicación de este trabajo de titulación en el repositorio virtual, de

conformidad a lo dispuesto en el Art. 144 de la Ley Orgánica de Educación

Superior.

Los autores declaran que la obra objeto de la presente autorización es original en su

forma de expresión y no infringe el derecho de autor de terceros, asumiendo la

responsabilidad por cualquier reclamación que pudiera presentarse por esta causa y

liberando a la Universidad de toda responsabilidad.

Firma:

Miguel Mauricio Bernal Paredes

CC.: 172013385-7

Dirección electrónica: [email protected]

Firma:

Nelson Efraín Palacio Jiménez

CC.: 171934780-7

Dirección electrónica: [email protected]

iii

APROBACIÓN DEL TUTOR

En mi calidad de Tutora del Trabajo de Titulación, presentado por MIGUEL

MAURICIO BERNAL PAREDES y NELSON EFRAÍN PALACIO

JIMÉNEZ, para optar por el Título de Ingeniero Civil; cuyo tema es:

CORRELACIÓN ENTRE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS

BLOQUES ECOLÓGICOS FABRICADOS CON LOS COMPONENTES

DEL TETRA PAK RECICLADO Y BLOQUES CONVENCIONALES,

considero que dicho trabajo reúne los requisitos y méritos suficientes para ser

sometido a la presentación pública y evaluación por parte del tribunal examinador

que se designe.

En la ciudad de Quito, a los 17 días del mes de noviembre de 2017.

Ing. Carlos Alberto Lasso Molina

DOCENTE-TUTOR

C.C. 170686206-5

iv

DEDICATORIA

A Dios, por darme la bendición y sabiduría para terminar una de las

tantas metas que me aguardan a lo largo de mi vida, no solo en el ámbito

educativo y laboral sino también en las nuevas vivencias que alimentarán

mi experiencia.

A mi padre Miguel por ser siempre mi pilar de apoyo, un verdadero

ejemplo a seguir y un modelo de persona en la sociedad. Gracias por el

gran apoyo en los momentos más difíciles, porque desde pequeño me

enseñaste que todo se lo consigue con esfuerzo y humildad, a superarme

día a día, gracias por cada consejo dado siendo la instrucción del manual

de mi vida diaria. A mi mamá Germania por darme lo más importante

que un ser humano puede desear, la vida; gracias por cuidarme,

apoyarme y ser la guía en el camino de cada acto que he realizado. El

cariño de una madre es incomparable e incondicional y este logro es para

ti mamá. Los amo padres.

A mis hermanas Nathaly y Jéssica por acompañarme en este logro

obtenido y ser un apoyo valioso durante mi vida universitaria,

permitiéndome ser su ejemplo y la ayuda constante en su caminar pues

en mí siempre encontrarán un real amor fraterno demostrando mi

responsabilidad como hermano mayor.

A mi novia y futura compañera de vida Sofía, porque no solo eres mi

complemento sino mi mejor amiga y consejera. Te has unido a mí en

esta lucha constante y juntos superaremos cualquier obstáculo siempre

tomados de la mano. Gracias por tu apoyo amor. Te amo princesa.

M. Mauricio Bernal

v

DEDICATORIA

A Dios, por sobre todas las cosas es un eje fundamental en

mi familia, por darme salud y vida cada día para poder así

cumplir con mis metas siempre dándome fortaleza en cada

momento difícil que he atravesado durante mi vida de

estudiante.

A mi madre, Fanny, por todo el cariño desinteresado e

incondicional que me ha brindado todos estos años que he

dedicado mi carrera universitaria, ha sido para mí el pilar

más fuerte en mi vida, por toda su dedicación y sacrificio

entregada a sus labores como profesional y como madre. Por

enseñarme a valerme por mí mismo, por brindarme apoyo

económico y emocional en los momentos que más necesité, te

amo mucho mi querida madre, eres mi mayor ejemplo de vida.

A mi padre, Nelson, porque desde el más allá me protege y

cuida en cada momento mis pasos y mis pensamientos, me dejaste

siempre buenos valores de lucha y constancia, porque me

permitiste seguir tus pasos y acompañarte cada momento cuando

tan solo era un niño, hoy doy gracias a la vida que me permite

cumplir este sueño tuyo y a la vez mío, donde quiera que te

encuentres ahora esto es para ti con mucho cariño.

A mi hermana Verónica por su cariño y amor que me acompaño

en tantos momentos difíciles gracias.

A mis hermanos Víctor y Francisco por su compañía y afecto

que me han brindado estos años.

A mi novia Gabriela, por su apoyo y comprensión durante todo

el proceso de culminación de mi formación, por no abandonarme

en mi lucha diaria emocional y profesional.


vi

AGRADECIMIENTO

Agradezco a la FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS

Y MATEMÁTICA de la UNIVERSIDAD CENTRAL DEL

ECUADOR, la cual me acogió en sus aulas y enseñó las bases necesarias

para desempeñarme como Ingeniero Civil.

Al Ing. Carlos Lasso por brindarme sus conocimientos, colaboración y

tiempo para el desarrollo del presente proyecto investigativo.

A los docentes de la Facultad por tener la paciencia para compartir su

vasta experiencia profesional, que desde ahora en adelante podré

llamarlos colegas y seguir aprendiendo de ellos en el ámbito laboral.

A mis lectores, Ing. Jorge Santamaría e Ing. Luis Morales; por su

predisposición para pulir los defectos del trabajo investigativo.

Al Ing. Alexander Cadena por la confianza depositada en nosotros y

abrirnos las puertas para la realización de los ensayos en el laboratorio

del INECYC.

A Don Absalón Muñoz, por permitirnos realizar nuestro objeto de

estudio del proyecto investigativo en las instalaciones de la bloquera

Serviblock. Agredeciéndolo con un abrazo fraterno y recordarle que la

ayuda brindada será recompensada.

M. Mauricio Bernal

vii

AGRADECIMIENTO

Agradezco a la Carrera de Ingeniería Civil de la Universidad Central del Ecuador y

todos sus docentes, quienes con paciencia y entrega día a día lograron compartir sus

conocimientos de la mejor manera con sus experiencias para de esta manera formar

excelentes profesionales competentes de éxito, en especial a los miembros del

tribunal y a mi tutor el Ing. Carlos Lasso, por su confianza depositada en mi durante

todo el desarrollo de esta investigación hasta su culminación, también al Ing. Juan

Carlos Moya por su apoyo en su gran labor que desempeña en nuestra querida

facultad.

A las empresas colaboradoras como son Ecuaplastic y Serviblock.

Al laboratorio de Ensayo de Materiales del INECYC (Instituto Ecuatoriano del

Cemento y del Hormigón, por permitir hacer uso de sus equipos e instalaciones para

la elaboración del presente trabajo de titulación, en especial al Ing. Alexander

Cadena por su confianza y a la vez su dirección técnica, así como a todo el personal

por la ayuda brindada.

Al laboratorio de Ensayos de materiales la Universidad Central, en especial a la Ing.

Merizalde por su paciencia y apoyo al igual que el personal de apoyo del mismo.

Muchas Gracias


viii

CONTENIDO

DERECHOS DE AUTOR ................................................................................................ ii

APROBACIÓN DEL TUTOR ........................................................................................ iii

DEDICATORIA ............................................................................................................... iv

AGRADECIMIENTO ..................................................................................................... vi

CONTENIDO ................................................................................................................. viii

RESUMEN...................................................................................................................... xix

ABSTRACT ..................................................................................................................... xx

CAPITULO I ..................................................................................................................... 1

1. GENERALIDADES ............................................................................................... 1

1.1 INTRODUCCIÓN .......................................................................................... 1

1.2 PROBLEMA ................................................................................................... 3

1.3 JUSTIFICACIÓN ........................................................................................... 3

1.4 ALCANCE ...................................................................................................... 4

1.5 OBJETIVOS ................................................................................................... 5

1.5.1 Objetivo General ..................................................................................... 5

1.5.2 Objetivos específicos .............................................................................. 6

1.6 HIPÓTESIS ..................................................................................................... 6

CAPITULO II ................................................................................................................... 7

2. MARCO TEÓRICO ................................................................................................ 7

2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN ............................................. 7

2.1.1 Concreto expandido o concreto celular ................................................... 7

2.1.2 Bloques con la incorporación de fibra de cabuya ................................... 8

2.1.3 Ladrillos con reemplazo de PET (Tereftelato de Polietileno) ................. 8

2.1.4 Bloques con diferentes tipos de plástico ................................................. 9

2.1.5 Bloques con reemplazo de vidrio triturado ........................................... 11

2.1.6 Usos de los envases multicapa de Tetra Pak en el Ecuador como

material de construcción. ...................................................................................... 11

2.2 ENVASES MULTICAPA TETRA PAK...................................................... 13

2.2.1 Reciclaje de los envases ........................................................................ 13

2.2.2 Composición de los envases ................................................................. 14

2.2.3 Tratamiento de los componentes de los envases ................................... 15

2.2.3.1 Etapa I (Recuperación de la pulpa de cartón) ................................... 16

2.2.3.2 Etapa II (Recuperación del Polietileno/aluminio) ............................. 17

ix

2.2.4 Polietileno/aluminio (PEAL) ................................................................ 18

2.2.4.1 Pirólisis de las láminas de PEAL ...................................................... 18

2.2.5 Polietileno de baja densidad (PEBD) .................................................... 19

2.2.5.1 Propiedades del Polietileno ............................................................... 20

2.2.6 Proceso de obtención del PEAL y PEBD aglutinados .......................... 21

2.2.7 Proceso de obtención del PEAL peletizado .......................................... 23

2.3 BLOQUE DE HORMIGÓN ......................................................................... 25

2.3.1 Historia de los bloques de hormigón ..................................................... 26

2.3.2 Clasificación de los bloques .................................................................. 27

2.3.2.1 Según su uso...................................................................................... 27

2.3.2.2 Según su densidad ............................................................................. 28

2.3.3 Componentes de los bloques de hormigón............................................ 28

2.3.3.1 Cemento ............................................................................................ 28

2.3.3.2 Agua .................................................................................................. 30

2.3.3.3 Agregados ......................................................................................... 30

2.3.4 Dimensiones de los bloques .................................................................. 31

2.3.4.1 Dimensiones modulares y nominales ................................................ 32

2.3.5 Ensayos Obligatorios ............................................................................ 33

2.3.5.1 Absorción de agua ............................................................................. 34

2.3.5.2 Resistencia a la compresión simple ................................................... 34

2.3.5.3 Retracción al secado .......................................................................... 35

2.3.6 Ensayos No Obligatorios ...................................................................... 35

2.3.6.1 Resistencia al fuego .......................................................................... 36

2.3.6.2 Resistencia Acústica ......................................................................... 36

2.3.7 Proceso de elaboración de los bloques .................................................. 36

2.3.7.1 Almacenamiento de las materias primas ........................................... 37

2.3.7.2 Dosificación ...................................................................................... 38

2.3.7.3 Mezcla ............................................................................................... 39

2.3.7.4 Fabricación de los bloques ................................................................ 40

2.3.7.5 Fraguado y curado ............................................................................. 41

2.3.7.6 Almacenamiento ............................................................................... 41

2.4 FUNDAMENTACIÓN LEGAL ................................................................... 42

CAPITULO III ................................................................................................................ 44

3. MARCO METODOLÓGICO ............................................................................... 44

3.1 MODALIDAD DE LA INVESTIGACIÓN ................................................. 44

3.1.1 Investigación Bibliográfica ................................................................... 44

x

3.1.2 Investigación Correlacional .................................................................. 44

3.1.4 Investigación Experimental ................................................................... 45

3.1.5 Investigación Aplicada .......................................................................... 45

3.2 POBLACIÓN Y MUESTRA ........................................................................ 45

3.2.1 Población ............................................................................................... 45

3.2.2 Muestra ................................................................................................. 46

3.3 Técnicas e instrumentos ................................................................................ 46

3.4 SELECCIÓN DE MATERIALES ................................................................ 47

3.4.1 Agregado fino ....................................................................................... 47

3.4.2 Agregado grueso ................................................................................... 48

3.4.3 Cemento ................................................................................................ 49

3.5 ENSAYOS CARACTERÍSTICOS DE LOS MATERIALES ...................... 50

3.5.1 Muestreo del agregado .......................................................................... 51

3.5.1.1 Cuarteo manual ................................................................................. 52

3.5.1.2 Cuarteo mecánico .............................................................................. 53

3.5.2 Determinación de impurezas orgánicas ................................................ 53

3.5.3 Análisis granulométrico ........................................................................ 54

3.5.4 Determinación del peso específico y capacidad de absorción .............. 55

3.5.4.1 Agregado fino (Polvo azul) ............................................................... 56

3.5.4.2 Agregado grueso ............................................................................... 57

3.5.4.3 Materiales reciclados (PEAL y PEBD) ............................................. 59

3.5.5 Densidad aparente suelta y compactada ................................................ 60

3.5.6 Determinación del flujo en morteros..................................................... 61

3.5.7 Determinación de la resistencia a la compresión de cubos de morteros 66

3.6 ENSAYOS CARACTERÍSTICOS DEL CEMENTO .................................. 70

3.6.1 Determinación de la densidad del cemento ........................................... 71

3.6.2 Determinación de la consistencia normal del cemento ......................... 72

3.6.3 Tiempo de fraguado del cemento .......................................................... 74

3.7 RESUMEN DE ENSAYOS CARACTERÍSTICOS .................................... 75

3.8 DOSIFICACIÓN DE LAS MEZCLAS ........................................................ 77

3.8.1 Dosificación de la mezcla patrón .......................................................... 77

3.8.2 Dosificación de la mezcla con reemplazo de PEAL y PEBD ............... 78

3.9 ELABORACIÓN DE LOS BLOQUES DE INVESTIGACIÓN ................. 80

3.9.1 Almacenamiento de la materia prima ................................................... 80

3.9.2 Transporte de las materias primas ......................................................... 80

3.9.3 Mezclado de materias primas en la cámara mezcladora ....................... 82

xi

3.9.3.1 Características de la cámara de mezclado ......................................... 82

3.9.3.2 Colocación y vertido de los componentes ......................................... 83

3.9.4 Colocación de los palets metálicos ....................................................... 84

3.9.5 Vibrado y compactado de la mezcla ..................................................... 85

3.9.5.1 Características de la máquina vibro-compactadora ........................... 86

3.9.6 Extracción de los bloques ..................................................................... 86

3.9.7 Fraguado ............................................................................................... 87

3.9.8 Transporte, curado y almacenamiento .................................................. 87

CAPITULO IV: ............................................................................................................... 89

4.1 IDENTIFICACIÓN DE LOS BLOQUES CONVENCIONALES Y

ECOLÓGICOS ......................................................................................................... 89

4.1.1 Identificación de los bloques en obra .................................................... 89

4.1.2 Identificación de los bloques en el laboratorio ..................................... 90

4.2 PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DE LOS BLOQUES ............. 91

4.2.1 Dimensiones .......................................................................................... 91

4.2.1.1 Dimensiones nominales .................................................................... 91

4.2.1.2 Espesores en tabiques y paredes de cada bloque............................... 92

4.2.1.3 Tabulación de resultados: .................................................................. 93

4.2.1.4 Análisis de resultados: ...................................................................... 96

4.2.2 Aspectos visuales .................................................................................. 98

4.2.3 Ensayo de absorción de agua ................................................................ 99

4.2.3.1 Resultados del ensayo de absorción de agua de los bloques ........... 102

4.2.3.2 Análisis comparativo de los promedios de las masas ..................... 106

4.2.3.3 Análisis comparativo de los promedios de absorción de agua ........ 109

4.2.3.4 Análisis comparativo de los promedios de densidad ...................... 112

4.2.4 Ensayo de resistencia a la compresión ................................................ 114

4.2.4.1 Preparación de las unidades a compresión (refrentado) .................. 115

4.2.4.2 Compresión de los bloques con las paredes en posición vertical .... 117

4.2.4.3 Resultados del ensayo de compresión de bloques ........................... 118

4.2.4.4 Análisis comparativo de los resultados del ensayo de compresión . 122

4.2.5 Resistencia al impacto ......................................................................... 126

4.3 Comparación de la masa y resistencia a la compresión entre los bloques con

los componentes del Tetra Pak y otras investigaciones .......................................... 127

4.3.1 Análisis comparativo de masas ........................................................... 128

4.3.2 Análisis comparativo de la resistencia neta a la compresión .............. 129

CAPITULO V: ANÁLISIS DE PRESUPUESTOS, CONCLUSIONES Y

RECOMENDACIONES ............................................................................................... 133

xii

5.1 ANÁLISIS DE COSTOS ............................................................................ 133

5.1.1 Resumen del análisis de costos ........................................................... 141

5.2 VENTAJAS Y DESVENTAJAS ................................................................ 142

5.2.1 Ventajas ............................................................................................... 142

5.2.2 Desventajas ......................................................................................... 144

5.3 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .......................................... 145

5.3.1 Conclusiones ....................................................................................... 145

5.3.2 Recomendaciones: .............................................................................. 148

BIBLIOGRAFÍA........................................................................................................... 151

ANEXOS ........................................................................................................................ 156

LISTA DE ECUACIONES

Ecuación 2.1: Relación agua/cemento .............................................................................. 30

Ecuación 2.2: Cantidad de agua ........................................................................................ 30

Ecuación 3.1: Módulo de finura ........................................................................................ 55

Ecuación 3.2: Volumen desalojado del agregado fino ...................................................... 57

Ecuación 3.3: Peso específico del agregado fino en estado Seco al horno ....................... 57

Ecuación 3.4: Peso específico del agregado fino en estado SSS ...................................... 57

Ecuación 3.5: Capacidad de absorción ............................................................................. 57

Ecuación 3.6: Volumen desalojado del agregado grueso .................................................. 58

Ecuación 3.7: Peso específico del agregado grueso .......................................................... 58

Ecuación 3.8: Peso específico del chasqui total ................................................................ 58

Ecuación 3.9: Absorción del chasqui total ........................................................................ 59

Ecuación 3.10: Masa unitaria (peso volumétrico)............................................................. 61

Ecuación 3.11: Porcentaje de vacíos del material ............................................................. 61

Ecuación 3.12: Flujo en porcentaje ................................................................................... 65

Ecuación 3.13: Resistencia a la compresión de los cubos de mortero .............................. 70

Ecuación 3.14: Densidad del cemento .............................................................................. 72

Ecuación 3.15: Consistencia normal del cemento ............................................................ 74

Ecuación 4.1: Capacidad de absorción del bloque .......................................................... 101

Ecuación 4.2: Contenido de humedad del bloque ........................................................... 102

Ecuación 4.3: Densidad del bloque ................................................................................. 102

Ecuación 4.4: Volumen neto ........................................................................................... 102

Ecuación 4.5: Porcentaje sólido ...................................................................................... 102

Ecuación 4.6: Resistencia a la compresión bruta del bloque .......................................... 118

Ecuación 4.7: Resistencia a la compresión neta del bloque ............................................ 118

xiii

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1: Proceso de fabricación de tableros aglomerados ............................................ 13

Figura 2.2: Composición de los envases de Tetra Pak ...................................................... 15

Figura 2.3: Línea de Hidropulpado ................................................................................... 17

Figura 2.4: Hidropulper .................................................................................................... 17

Figura 2.5: Esquema del proceso de extrusión del PEAL ................................................. 24

Figura 3.1: Método de cuarteo manual ............................................................................. 52

Figura 3.2: Método de cuarteo mecánico .......................................................................... 53

Figura 3.3: Orden de apisonado al moldear los especímenes de ensayo ........................... 67

Figura 3.4: Equipo de Vicat .............................................................................................. 72

Figura 4.1: Área neta y bruta de un bloque hueco de hormigón de ancho 15 cm ........... 117

LISTA DE FOTOGRAFÍAS

Fotografía 2.1: Cubiertas y Paneles hechos con Tetrapak reciclado ................................. 11

Fotografía 2.2: Vivienda con sistema de paneles con Tetrapak reciclado y perfiles

metálicos ........................................................................................................................... 12

Fotografía 2.3: Proceso de limpieza y secado del Polietileno/aluminio ........................... 22

Fotografía 2.4: Aglutinado del Polialuminio .................................................................... 22

Fotografía 2.5: PEAL y PEBD aglutinados (respectivamente) ......................................... 23

Fotografía 2.6: Enfriamiento de los filamentos de PEAL ................................................. 24

Fotografía 2.7: PEAL peletizado ...................................................................................... 25

Fotografía 2.8: Bloque de hormigón (15 cm) ................................................................... 32

Fotografía 3.1: Muestra de polvo azul .............................................................................. 48

Fotografía 3.2: Cantera Fucusucu ..................................................................................... 48

Fotografía 3.3: Serie de tamices de la norma ASTM C33 ................................................ 55

Fotografía 3.4: Determinación del peso específico con el método volumétrico ............... 56

Fotografía 3.5: Muestra extendida al aire, estado SSS del Polialuminio (PEAL) ............ 60

Fotografía 3.6: Colocación del PEAL en el recipiente ..................................................... 60

Fotografía 3.7: Tamizado de la muestra de PEAL por el tamiz No. 30 ............................ 62

Fotografía 3.8: Medición del volumen de la muestra de arena de Otawa ......................... 63

Fotografía 3.9: Mezclado del mortero ............................................................................... 64

Fotografía 3.10: Medición del diámetro del mortero ........................................................ 65

Fotografía 3.11: Mezcla seca de polialuminio .................................................................. 65

Fotografía 3.12: Moldes con mortero ............................................................................... 68

Fotografía 3.13: Curado de los cubos de mortero ............................................................. 68

Fotografía 3.14: Determinación de las dimensiones de los cubos .................................... 69

xiv

Fotografía 3.15: Montaje de pesas para el ensayo de compresión de cubos ..................... 70

Fotografía 3.16: Lectura inicial de la Aguja de Vicat sobre la pasta de cemento ............. 75

Fotografía 3.17: Parte superior del silo del chasqui .......................................................... 80

Fotografía 3.18: Bandas transportadoras de los agregados y tablero de programación .... 81

Fotografía 3.19: Vista frontal y lateral de la camara de mezclado .................................... 82

Fotografía 3.20: Ejes de la mezcladora con sus aspas ...................................................... 82

Fotografía 3.21: Vertido del polietileno y cemento en la cámara de mezclado ................ 83

Fotografía 3.22: Depósito o reservorio de agua que conecta hacia la cámara de

mezclado ........................................................................................................................... 84

Fotografía 3.23: Traslado y colocación de palets sobre la banda posterior de la maquina

vibrocompactadora ............................................................................................................ 85

Fotografía 3.24: Mecanismo de vibración y compactación de la mezcla ......................... 85

Fotografía 3.25: Tablero del sistema de control de la máquina ........................................ 86

Fotografía 3.26: Extracción y traslado de los bloques hacia los portapalets..................... 87

Fotografía 3.27: Extracción y traslado de los bloques hacia los portapalets..................... 87

Fotografía 3.28: Curado y almacenado de los bloques de investigación .......................... 88

Fotografía 4.1: Identificación de los especímenes en el laboratorio ................................. 90

Fotografía 4.2: Medición de dimensiones planas (largo, ancho y altura) ......................... 92

Fotografía 4.3: Medición de tabiques (1, 2, 3 y 4) y paredes (1 y 2) ................................ 92

Fotografía 4.4: Comparación de la Desviación ................................................................. 99

Fotografía 4.5: Proceso de escurrimiento para determinar el estado SSS. ...................... 100

Fotografía 4.6: Determinación de la masa saturada y sumergida de cada bloque. ......... 101

Fotografía 4.7: Colocación de los bloques en el horno eléctrico a 110 °C. .................... 101

Fotografía 4.8: Refrentado en las dos caras superior en inferior de cada bloque ........... 116

LISTA DE GRÁFICAS

Gráfico 2.1: Peso específico de mampuestos .................................................................... 10

Gráfico 2.2: Resistencia a la compresión de mampuestos ................................................ 10

Gráfico 2.3: Absorción de agua en mampuestos ............................................................... 10

Gráfico 2.4: Flujograma de separación de los componentes de Tetra pak ........................ 15

Gráfico 2.5: Datos del último censo de población y vivienda .......................................... 26

Gráfico 2.6: Proceso industrializado de fabricación de bloques de hormigón .................. 37

Gráfico 2.7: Flujograma de detalle de elaboración de bloques ......................................... 37

Gráfico 3.1: Requisitos mecánicos del cemento Selvalegre Plus ..................................... 50

Gráfica 4.1: Comparación de la Desviación Estándar entre el Bloque convencional vs

Bloque con PEAL ............................................................................................................. 97

xv


Bloque con PEBD ............................................................................................................. 97

Gráfica 4.3: Análisis comparativo de promedios de masas entre el bloque convencional y

los bloques con reemplazo de PEAL a los 7 días............................................................ 107


los bloques con reemplazo de PEAL a los 28 días.......................................................... 107


los bloques con reemplazo de PEBD a los 7 días ........................................................... 108


los bloques con reemplazo de PEBD a los 28 días ......................................................... 108

Gráfica 4.7: Análisis comparativo de los promedios de absorción de agua de los bloques

convencionales vs reemplazo con PEAL a los 7 y 28 días y NTE INEN 3066 .............. 109


convencionales vs reemplazo con PEBD a los 7 y 28 días y NTE INEN 3066 .............. 110

Gráfica 4.9: Análisis comparativo de los promedios de densidad de los bloques

convencionales vs reemplazo con PEAL a los 7 y 28 días y NTE INEN 3066 .............. 112


convencionales vs reemplazo con PEBD a los 7 y 28 días y NTE INEN 3066 .............. 112

Gráfica 4.11: Curva Resistencia neta a la compresión vs Edad de los bloques con

Polialuminio (PEAL) ...................................................................................................... 124

Gráfica 4.12: Curva Resistencia neta a la compresión vs Edad de los bloques con

Polietileno (PEBD) ......................................................................................................... 125

Gráfico 4.13: Análisis comparativo de masas de las mezclas más óptimas de cada

investigación ................................................................................................................... 131

Gráfico 4.14: Curvas comparativas de la resistencia a la compresión de las mezclas más

óptimas de cada investigación ........................................................................................ 132

Gráfica 5.1: Resumen de costos unitario según el tipo de bloque .................................. 141

Gráfica 5.2: Resumen de costos por m2 de mampostería según el tipo de bloque ......... 142

LISTA DE TABLAS

Tabla 1.1: Total de bloques utilizados en la investigación ................................................. 2

Tabla 2.1: Resistencia a la compresión en bloques con celdas en posición vertical ........... 8

Tabla 2.2: Ensayo a compresión de los ladrillos ................................................................. 9

Tabla 2.3: Propiedades mecánicas entre el PEAL y el PEBD .......................................... 18

Tabla 2.4: Propiedades del PEAL de los envases de Tetra Pak ........................................ 18

Tabla 2.5: Composición de las muestras del resultado de la fundición de láminas

metálicas obtenidas por pirólisis de envases multicapa .................................................... 19

Tabla 2.6: Clasificación del polietileno según su densidad .............................................. 20

Tabla 2.7: Temperatura de transición vítrea y fusión del polietileno................................ 20

Tabla 2.8: Propiedades físicas y mecánicas del PEBD ..................................................... 21

xvi

Tabla 2.9: Clasificación de bloques, de acuerdo a sus usos .............................................. 28

Tabla 2.10: Clasificación de bloques, de acuerdo a su densidad ...................................... 28

Tabla 2.11: Tipos de cemento Portland ............................................................................ 29

Tabla 2.12: Compuestos de los diferentes tipos de cemento Portland .............................. 29

Tabla 2.13: Serie de tamices para el agregado fino .......................................................... 31

Tabla 2.14: Dimensiones mínimas de paredes y tabiques ................................................. 32

Tabla 2.15: Dimensiones modulares y dimensiones nominales de los bloques de

hormigón ........................................................................................................................... 33

Tabla 2.16: Número de bloques a ensayar según la propiedad seleccionada .................... 33

Tabla 2.17: Absorción Máxima de agua en bloques Clase A ........................................... 34

Tabla 2.18: Resistencia neta mínima a la compresión de bloques de hormigón ............... 35

Tabla 2.19: Dosificación por peso para diferentes contenidos de cemento ...................... 38

Tabla 2.20: Rendimiento y consumo por cada saco de cemento ...................................... 39

Tabla 2.21: Método de compactación en función de la dosis de cemento ........................ 40

Tabla 3.1: Técnicas e instrumentos de la investigación .................................................... 47

Tabla 3.2: Ubicación de la Cantera Fucususcu y características del polvo azul ............... 48

Tabla 3.3: Ubicación de la Cantera y características del chasqui ..................................... 49

Tabla 3.4: Requisitos físicos del cemento Selvalegre Plus ............................................... 49

Tabla 3.5: Requisitos químicos del cemento Selvalegre Plus ........................................... 50

Tabla 3.6: Ensayos característicos de materiales .............................................................. 51

Tabla 3.7: Escala de colores de Gardner ........................................................................... 54

Tabla 3.8: Dosificación de la mezcla ................................................................................ 62

Tabla 3.9: Cantidades de materiales reemplazantes de la arena de Otawa en los

morteros ............................................................................................................................ 63

Tabla 3.10: Identificación de los cubos de mortero según el material .............................. 68

Tabla 3.11: Tolerancia admisible para la edad de ensayo de cubos .................................. 69

Tabla 3.12: Resumen de ensayos realizados a los materiales ........................................... 76

Tabla 3.13: Volúmenes medidos y utilizados en obra ...................................................... 77

Tabla 3.14: Dosificación de la mezcla patrón ................................................................... 77

Tabla 3.15: Dosificación de los bloques ecológicos ......................................................... 78

Tabla 3.16: Dosificación al volumen del bloque con Polialuminio (PEAL) .................... 78

Tabla 3.17: Dosificación al peso del bloque con Polialuminio (PEAL) ........................... 79

Tabla 3.18: Dosificación al volumen del bloque con Polietileno (PEBD)........................ 79

Tabla 3.19: Dosificación al peso del bloque con Polietileno (PEBD) .............................. 79

Tabla 4.1: Identificación de los especímenes en obra ....................................................... 89

Tabla 4.2: Propiedades de los bloques .............................................................................. 91

xvii

Tabla 4.3: Dimensiones de los bloque convencionales ..................................................... 93

Tabla 4.4: Dimensiones de los bloques con reemplazo de 27% de PEAL........................ 93



Tabla 4.7: Dimensiones de los bloques con reemplazo de 27% Polietileno (PEBD) ....... 95



Tabla 4.10: Resumen promedio de las dimensiones por tipo de bloque ........................... 96

Tabla 4.11: Desviaciones estándar por tipo de bloque con respecto al bloque

convencional ..................................................................................................................... 97

Tabla 4.12: Resultados del ensayo de absorción de agua del bloque convencional ....... 103

Tabla 4.13: Resultados del ensayo de absorción de agua del bloque con 27% de PEAL 103



Tabla 4.16: Resultados del ensayo de absorción de agua del bloque con 27% de PEBD105



Tabla 4.19: Edades de ensayo a la compresión de los bloques ....................................... 114

Tabla 4.20: Dosificación para mortero de espesor 6 mm ................................................ 115

Tabla 4.21: Resultados del ensayo de resistencia a la compresión del bloque

convencional ................................................................................................................... 119

Tabla 4.22: Resultados del ensayo de resistencia a la compresión del bloque con 27% de

PEAL .............................................................................................................................. 119


PEAL .............................................................................................................................. 120


PEAL .............................................................................................................................. 120


PEBD .............................................................................................................................. 121


PEBD .............................................................................................................................. 121


PEBD .............................................................................................................................. 122

Tabla 4.28: Resumen de los promedios de las resistencias netas a la compresión

(MPa.) ............................................................................................................................. 122

Tabla 4.29: Porcentajes de aumento o disminución de la resistencia neta promedio a la

compresión con respecto al bloque convencional y norma NTE INEN 3066 ................ 123

Tabla 4.30: Desviación estándar de la resistencia neta promedio a la compresión con

respecto al bloque convencional y norma NTE INEN 3066 ........................................... 123

xviii

Tabla 4.31: Resistencia al impacto del bloque convencional ......................................... 126

Tabla 4.32: Resistencia al impacto de los bloques con reemplazo de PEAL Y PEBD ... 127

Tabla 4.33: Resumen promedio de las masas de los bloques con PEAL y PEBD (kg) .. 128

Tabla 4.34: Resumen promedio de las masas de los bloques con Poliestireno (kg) ....... 128

Tabla 4.35: Resumen promedio de las masas de los bloques con Vidrio triturado (kg) . 129

Tabla 4.36: Resumen promedio de la resistencia a la compresión de los bloques con

Polialuminio y Polietileno (MPa) ................................................................................... 129


Poliestireno (MPa) .......................................................................................................... 130


Vidrio triturado (MPa) .................................................................................................... 130

Tabla 5.1: Cantidad de material para 1 𝐦𝟐 de mampostería con bloques con reemplazo de

polialuminio PEAL y polietileno PEBD (kg) ................................................................. 133

Tabla 5.2: Análisis de Precios unitarios para el bloque convencional SERVIBLOCK .. 134

Tabla 5.3: Análisis de Precios unitarios para el 27% de Polietileno (PEAL) ................. 135

Tabla 5.4: Análisis de Precios unitarios para el 34% de Polialuminio (PEAL) .............. 136

Tabla 5.5: Análisis de Precios unitarios para el 41% de Polietileno (PEAL) ................. 137

Tabla 5.6: Análisis de Precios unitarios con 27% de Polietileno (PEBD) ...................... 138

Tabla 5.7: Análisis de precios unitarios con 34% de Polietileno (PEBD) ...................... 139

Tabla 5.8: Análisis de Precios unitarios con 41% de Polietileno (PEBD) ...................... 140

Tabla 5.9: Resumen de costos según el tipo de bloque en estudio ................................. 141

Tabla 5.10: Ventajas de los bloques ecológicos con respecto al bloque convencional y a la

norma INEN 3066 ........................................................................................................... 143

Tabla 5.10: Desventajas de los bloques ecológicos con respecto al bloque convencional y

a la norma INEN 3066 .................................................................................................... 144

Resultados del ensayo de Capacidad de Absorción ........................................................ 167

xix

TÍTULO: Correlación entre las propiedades mecánicas de los bloques ecológicos

fabricados con los componentes del Tetra pak reciclado y bloques convencionales.

Autores: Miguel Mauricio Bernal Paredes


Tutor: Ing. Carlos Alberto Lasso Molina

RESUMEN

La presente investigación estudia y correlaciona las propiedades físico-mecánicas

de los bloques de hormigón convencionales alivianados de la empresa

SERVIBLOCK y los elaborados con los componentes de los envases multicapa

Tetrapak procesados en la fábrica ECUAPLASTIC como son el Polialuminio

(PEAL) y el Polietileno de baja densidad (PEBD), reemplazando parcialmente a los

agregados fino y grueso en 3 mezclas por cada componente reciclado. Éstos son

mezclados con cemento Selva Alegre Plus tipo IP portland y agua, de tal forma que

los bloques fabricados cumplan con los requisitos indicados por la NTE INEN 3066

a los 3, 7, 14 y 28 días. Los resultados evidenciaron que la adición de los materiales

reciclados disminuye considerablemente el peso del bloque, hasta casi la mitad en

el caso de las mezclas con mayor reemplazo. En cuanto a la resistencia, los bloques

con 34% de reemplazo de Polietileno (PEBD) aglutinado, sobrepasaron la

resistencia mínima de la norma NTE INEN 3066. Desfavorablemente, el análisis

de precios unitarios indica que no es factible su comercialización, debido al elevado

costo de la obtención de la materia prima.

PALABRAS CLAVE: BLOQUE HUECO DE HORMIGÓN / TETRA PAK /

ENVASES MULTICAPA / POLIALUMINIO PELETIZADO / POLIETILENO

AGLUTINADO / ALIVIANAMIENTO / ENSAYO PARA BLOQUES /

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN.

xx

Title: Correlation between the mechanical properties of the ecologic blocks

manufactured with the components of recycled Tetra pak and conventional blocks.

Authors: Miguel Mauricio Bernal Paredes


Tutor: Ing. Carlos Alberto Lasso Molina

ABSTRACT

The present research studies and correlates the physical-mechanical properties of

the conventional alleviated concrete blocks of the company SERVIBLOCK and the

ones made with the components of the Tetrapak multi-layer containers processed

in the Factory ECUAPLASTIC, like Poly-Aluminum (PEAL) and low density

Polyethylene (PEBD), partially replacing to the fine and thick aggregates in 3

mixtures for each recycled component. These are mixed with cement Selva Alegre

Plus, type IP Portland and wáter, so that the manufactured blocks accomplish the

requirements indicated by the NTE INEN 3066 at 3, 7, 14 and 28 days. The results

showed that the addition of the recycled materials reduces considerably block’s

weight, up to almost half in case of the mixtures with greater replacement.

Regarding the resistance, the blocks with 34% of Polyethylene agglutinate

replacement, exceded the minimal resistance of the norm NTE INEN 3066.

Unfortunately, the unit prices analysis shows that its commercialization is not

feasible, due to the high cost of obtaining the raw material.

KEY WORDS: HOLLOW BLOCK CONCRETE / TETRA PAK /

MULTILAYER PACKS / POLY ALUMINUM PELLETIZED /

AGGLUTINATED POLYETHYLENE / LIGHTENING / TEST FOR BLOCKS /

RESISTANCE TO COMPRESSION.

1

CAPITULO I

1. GENERALIDADES

1.1 INTRODUCCIÓN

Dentro de la Ingeniería Civil, se busca incorporar materiales reciclados no

solamente para la reducción de los niveles de contaminación de residuos sólidos

urbanos sino también que aporten con similares o mejores características que los

materiales pétreos para la reducción de la sobre explotación en minas y canteras, de

tal manera que garanticen la innovación y optimicen los procesos constructivos

tradicionales. Actualmente en el Ecuador el uso del TetraPak está destinado a la

elaboración de tableros y cubiertas utilizadas para la construcción de viviendas en

sectores de difícil acceso y altas temperaturas.

La investigación busca obtener un producto final alternativo de mampuesto, capaz

de brindar a los técnicos vinculados al área estructural una opción más amigable

respecto al medio ambiente y que a su vez cumpla con los aspectos técnicos,

económicos, sociales y ecológicos deseados, como es la reducción del peso en las

estructuras, la disminución del peligro en áreas sísmicas de considerable riesgo.

Para lograr lo antes mencionado se ha reemplazado parcialmente el agregado fino

(polvo azul) de los bloques convencionales, por materiales ligeros como son las

láminas de polietileno-aluminio (PEAL) y las láminas de polietileno de baja

densidad (PEBD) provenientes de los envases multicapa de Tetra Pak, con el objeto

de reducir el impacto ambiental que generan éstos y alivianar la mampostería

utilizada en obras constructivas. Con esto se pretende correlacionar los bloques

convencionales y los bloques ecológicos fabricados con los materiales antes

2

mencionados, de tal manera que las propiedades mecánicas cumplan la norma NTE

INEN 3066 referida a los requisitos y métodos de ensayo para bloques huecos de

hormigón.

Son realizadas 6 mezclas a partir de la dosificación patrón del bloque convencional,

3 reemplazos parciales en volumen del agregado fino y grueso por cada material

reciclado (PEAL y PEBD). De esta manera se pretende elaborar los bloques

ecológicos con las mismas condiciones en que fueron fabricados los bloques

convencionales para que la comparación de resultados indique una tendencia de

crecimiento o decrecimiento notable de sus propiedades. Para cada reemplazo , se

realiza 54 bloques que van a ser sometidos a los diferentes tipos de ensayos

obligatorios según la norma NTE INEN 3066, a edades de 3, 7, 14 y 28 días, como

se observa en la Tabla 1.1.

Tabla 1.1: Total de bloques utilizados en la investigación

TIPOS DE

BLOQUES

TIPOS DE

ENSAYO

EDAD DE

ENSAYO

(DÍAS)

NÚMERO DE BLOQUES

REEMPLAZADOS TOTAL DE

BLOQUES 27% de

material

reciclado

34% de

material

reciclado

41% de

material

reciclado

Bloques con

Polialuminio

(PEAL)

Ensayo a la

compresión

3 3 3 3

54

7 3 3 3

14 3 3 3

28 3 3 3

Ensayos de

absorción,

contenido

de

humedad,

impacto

7 3 3 3

28 3 3 3

Bloques con

Polietileno

(PEBD)

Ensayo a la

compresión

3 3 3 3

54 7 3 3 3

14 3 3 3

28 3 3 3

3

Ensayos de

absorción,

contenido

de

humedad,

impacto

7 3 3 3

28 3 3 3

TOTAL DE BLOQUES 36 36 36 108

Fuente: Autores (Bernal & Palacio, 2017)

1.2 PROBLEMA

Generalmente dentro de una edificación ante la eventualidad de un sismo de gran

magnitud, los elementos no estructurales como las mamposterías son lo primero en

colapsar, algunas veces llevándose consigo vidas humanas. Por tal motivo es

necesario recurrir a materiales livianos como reemplazo de los agregados.

1.3 JUSTIFICACIÓN

La elaboración de un nuevo mampuesto que sustituya la utilización de áridos en su

composición representa una solución de gran importancia que se describe en los

siguientes aspectos fundamentales:

1. Social: En el Ecuador según el censo de Vivienda e infraestructura del año 2010

realizado por el INEC, da a conocer que el porcentaje de viviendas construidas con

paredes utilizando bloques, sobrepasa ampliamente a otras técnicas constructivas

como es la división de espacios mediante tableros de madera, separación

autoportante, paredes de ladrillos, piedra. Una técnica constructiva innovadora es

la utilización de paneles compuestos por materiales reciclados como son el

polialuminio y el polietileno de baja densidad, componentes que han sido

estudiados y han dado buen resultado, por lo que la investigación busca incorporar

sus materias primas procesadas e incluirla en los mampuestos. El proyecto ofrecería

la posibilidad de favorecer a los compradores del producto y principalmente a la

4

cadena de recicladores en la venta de envases multicapa de Tetra Pak, incentivar al

reciclaje en las instituciones educativas, financieras, comerciales, privadas,

publicas entre otras, además de promover la inversión pública, destinar maquinarias

industriales para generar empleo, ocasionando un valor social importante dentro del

país, ya que los envases multicapa no tendrían como disposición final otra ciudad

sino que serían reutilizados para la elaboración de material de construcción de

vivienda social.

2. Tecnológico y constructivo: La investigación busca obtener un producto final

alternativo de mampuesto no estructural, que aporte con la disminución del peso en

paredes interiores para la división de espacios y losas, capaz de brindar una

disminución del peligro sísmico.

3. Ambiental: Dentro de la Ingeniería Civil, se busca incorporar materiales

reciclados no solamente para la reducción de los niveles de contaminación de

residuos sólidos urbanos sino también que aporten con similares o mejores

características que los materiales pétreos para la reducción de la sobre explotación

en minas y canteras del sector de la Mitad del Mundo que es donde existe la

demanda de material pétreo, de tal manera que garanticen la innovación y optimicen

los procesos constructivos tradicionales.

1.4 ALCANCE

El alcance del estudio es elaborar los estudios comparativos entre la mezcla patrón

de bloques convencionales no estructurales y los bloques ecológicos, cumpliendo

con una resistencia mínima promedio de 4 MPa de acuerdo a la Norma INEN 3066.

Los bloques convencionales son elaborados en la bloquera Serviblock, utilizando

agregado fino (polvo azul) proveniente de la cantera Fucusucu ubicada en San

5

Antonio de Pichincha, agregado grueso (chasqui) transportado desde la mina El

Boliche y como matriz ligante al cemento tipo IP. Las materias primas (PEAL y

PEBD), se las obtiene en la empresa Ecuaplastic.

Por último, se determinan las características mecánicas de estos nuevos materiales

innovadores y las propiedades mecánicas de los bloques ecológicos en los

laboratorios de Ensayo de Materiales de la Universidad Central del Ecuador y del

INECYC de acuerdo con las especificaciones de la norma INEN 3066 que permitan

detallar el comportamiento de la sustitución de los materiales reciclados en el

bloque. Al no existir una normativa específica sobre materiales reciclados en el

país, los ensayos característicos de los materiales pétreos establecidos por la INEN

deben ser adaptados a este tipo de fibras. La mejor dosificación que resulte de las

pruebas está destinada a un uso de paredes interiores divisorias para edificaciones

de varios pisos en alturas considerables.

1.5 OBJETIVOS

1.5.1 Objetivo General

Comparar las propiedades físico-mecánicas de los bloques convencionales con los

bloques de hormigón elaborados con una mezcla de Polialuminio (PEAL) y

Polietileno de baja densidad (PEBD) extraídos de los envases multicapa Tetra Pak,

ligado con una matriz de cemento Portland, agua, agregado fino y grueso para

analizar la factibilidad económica y el cumplimiento de la normativa vigente en el

país.

6

1.5.2 Objetivos específicos

Elaborar muestras de bloque ecológico prototipo, mediante el empleo de

Polietileno/aluminio y Polietileno extraídos del proceso de separación de los

envases de Tetra Pak reciclados para el mejoramiento de las propiedades

mecánicas.

Realizar los ensayos de caracterización físico-mecánicas de los materiales a

emplearse en los bloques ecológicos y convencionales para describir su

comportamiento.

Obtener el porcentaje de sustitución óptima para disminuir el peso y

fragilidad al impacto de los bloques ecológicos.

Definir las ventajas y desventajas dentro del campo de la construcción

mediante la correlación estadística obtenida de los resultados finales de los

ensayos para encontrar el bloque más óptimo.

Comparar el costo de elaboración de los bloques ecológicos con el del bloque

convencional para su posible incorporación comercial.

1.6 HIPÓTESIS

La sustitución del Polietileno/aluminio (PEAL) y Polietileno de baja densidad

(PEBD) en la fabricación de los bloques no estructurales mejorará y optimizará

algunas propiedades mecánicas, cuya finalidad radicará en la aplicación a paredes

interiores.

7

CAPITULO II

2. MARCO TEÓRICO

2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN

2.1.1 Concreto expandido o concreto celular

Al juntar concreto con escoria de aluminio, el ingeniero metalúrgico (Edval

Gonçalves de Araújo, 1992) creó un nuevo producto que abarata el costo de los

materiales utilizados en la construcción civil. Es un tipo especial de argamasa o

mezcla denominada concreto celular, que suministra una finalidad útil de una

manera inédita a la escoria de aluminio, un residuo contaminante de la

industrialización de dicho metal. La cantidad de este material asciende a más de 11

mil toneladas anuales en Brasil. La escoria, una vez procesada, actúa como un

agente expansor, que incorpora aire a la mezcla y puede utilizarse en la fabricación

de bloques (ladrillos), paneles prefabricados, contrapisos y otros tipos de

revestimientos. Los dos productos utilizados actualmente como agentes expansores

(polvo de aluminio y las sustancias químicas denominadas espumígenos) son muy

caros y limitan el uso del concreto celular (Revista Pesquisa, 2002).

Cuando el agente expansor es adicionado a la mezcla, cumple la función de volverla

porosa, reduciendo la densidad de los productos fabricados. Este efecto expansor

se logra debido que, al reaccionar en el medio alcalino de la mezcla común

(cemento, cal y arena), se desencadena la liberación de los gases hidrógeno (H2) y

metano (CH4), formando burbujas, que se incorporan al material. El concreto

celular, pese a ser hasta un 30% menos denso que la argamasa convencional, puede

atender todos los requerimientos de resistencia a la compresión, según la aplicación

8

a la cual se destine. Los bloques concreto celular con escoria poseen la misma

resistencia a la compresión que la de los bloques comunes (Revista Pesquisa, 2002).

2.1.2 Bloques con la incorporación de fibra de cabuya

Zambrano (2016) estudió la resistencia mecánica de bloques reforzados con fibras

de cabuya de longitud 8, 4 y 2 cm. En esta investigación se plantea la elaboración

de cuatro tipos de mezclas de concreto, la primera con incorporación de las fibras

de cabuya con una concentración de 3,3% con relación al peso de cemento

empleado en la mezcla, la segunda al 6,6%, otra con una adición de 9,9% y la última

sin material fibroso. Los resultados obtenidos de los ensayos indican que la adición

de fibra de cabuya tratada en la mezcla de hormigón disminuye la resistencia a la

compresión (ver Tabla 2.1).

Tabla 2.1: Resistencia a la compresión en bloques con celdas en posición vertical

Porcentaje de

inclusión de

fibra de cabuya

Masa promedio

tal como se

recibe (kg)

Resistencia

bruta promedio

(Mpa)

Resistencia neta

promedio (Mpa)

0,0% 11,16 2,20 4,05

3,3% 11,16 2,76 5,02

6,6% 11,08 2,10 3,70

9,9% 11,16 1,88 3,57

Fuente: (Zambrano, 2016)

2.1.3 Ladrillos con reemplazo de PET (Tereftelato de Polietileno)

Aguilar (2016), en la ciudad de Cuenca, elaboró ladrillos con plástico reciclado

(PET), para mampostería no portante, realizando varios porcentajes de reemplazo

con los que se tiene el 10%, 25%, 40%, 55%, 65% y 70% de adición de PET a la

dosificación, siendo la mejor dosificación de reemplazo el 25%, obteniendo una

resistencia a la compresión de 284 kg/cm2, las dosificaciones con 10%, 25% y 40%

son las que se vuelven más fácil de elaborar ya que producen menos vacíos y no

9

generan tanto esponjamiento al producto final como las demás, logrando así tener

resultados de los ensayos positivos como se detallan en la Tabla 2.2.

Tabla 2.2: Ensayo a compresión de los ladrillos

Porcentaje de

sustitución de

PET

Masa promedio

tal como se

recibe (kg)

Resistencia

promedio

(Kg/cm2)

10% de PET 2,48 248,96

25% de PET 2,18 288,7

40% de PET 2,25 266,96

55% de PET 1,17 17,92

65% de PET 1,01 9,08

Fuente: (Agumba, 2016)

2.1.4 Bloques con diferentes tipos de plástico

Gaggino (2009), Investigadora de CEVE (Centro Experimental de la Vivienda

Económica), realizó un estudio acerca de ladrillos y bloques con materiales

reciclados como son: PET, LDPE1, PS2, con otros tipos de plástico reciclado,

comparándolos con los bloques comunes y ladrillos fabricados con tierra. Los

resultados de peso específico, resistencia a la compresión y absorción de agua se

muestran en los Gráficos 2.1, 2.2 y 2.3 respectivamente.

1 El LDPE (por sus siglas en inglés, Low Density Polyethylene) o PEBD, es un polietileno de baja

densidad (Rodríguez & José, 1997). 2 El PS (Poliestireno) es un polímero termoplástico que se obtiene de la polimerización del estireno

monómero. El poliestireno también se presenta en forma de espuma para envoltorio y como aislante

(Wunsch, 2000).

https://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_ingl%C3%A9s

https://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmero

https://es.wikipedia.org/wiki/Termopl%C3%A1stico

https://es.wikipedia.org/wiki/Polimerizaci%C3%B3n

https://es.wikipedia.org/wiki/Estireno

10

Gráfico 2.1: Peso específico de mampuestos

Fuente: (Gaggino, 2009)

Gráfico 2.2: Resistencia a la compresión de mampuestos


Gráfico 2.3: Absorción de agua en mampuestos


1578

855

1000 1030

826

520

833

1150

0

500

1000

1500

2000

Tipos de mampuestos

Ladrillos comunes de tierra

Ladrillos cerámicos huecos

Bloques de hormigón común

Ladrillos con LDPE

reciclado

Bloques con PET reciclado

Ladrillos con PS reciclado

Ladrillos con plásticos

reciclados

Ladrillos con PET reciclado

Pes

o e

spec

ífic

o

15

34

20

40

1013,2

8

0,3

20

0

20

40

60

Tipos de mampuestos

Ladrillos y bloques cerámicos

no portantesLadrillos y bloques cerámicos

portantesBloques de hormigón no

portantesBloques de hormigón portantes

Bloques con PET reciclado

Ladrillos con LDPE reciclado

Ladrillos con plásticos varios

recicladosLadrillos con PS reciclado

Ladrillos con PET reciclado

Carg

a m

áxim

a d

e ro

tura

21,60

7,909,00

6,50

19,10

10,00

24,00

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

Tipos de mampuestos

Ladrillo común de tierra

Bloque común de hormigón (de

cemento y arena) no portante

Bloque con PET reciclado

Ladrillo con LDPE reciclado

Ladrillo con PET reciclado

Ladrillo con PS reciclado

Ladrillo con plásticos varios

reciclados

Ab

sorc

ión

de

agu

a

11

2.1.5 Bloques con reemplazo de vidrio triturado

Rubio & Toscano (2017) realizaron una investigación sobre la elaboración de

bloques de alivianamiento con vidrio triturado, para el uso en losas alivianadas de

hormigón armado con el objetivo de aumentar la resistencia del material y mejorar

sus propiedades físico-mecánicas, el vidrio triturado ayudó a disminuir la cantidad

de arena y cascajo en proporciones establecidas en la investigación del

10%,15%,20%,30% de vidrio triturado, estas proporciones fueron adoptadas para

obtener la dosificación óptima. La dosificación óptima para los bloques de 15 cm.

Fue para la mezcla con reemplazo de 20% de vidrio triturado dando una resistencia

de 4.73 kg/cm2.

2.1.6 Usos de los envases multicapa de Tetra Pak en el Ecuador como

material de construcción.

En la actualidad la empresa Ecuaplastic fabrica varios productos como son: paneles,

cubiertas (ver Fotografía 2.1), mesas, muebles, basureros y también su uso para

decoración, además de fabricar viviendas para animales domésticos casas con

sistemas livianos en seco con perfiles metálicos (ver Fotografía 2.2).

Fotografía 2.1: Cubiertas y Paneles hechos con Tetrapak reciclado


12

Fotografía 2.2: Vivienda con sistema de paneles con Tetrapak reciclado y perfiles

metálicos


Proceso de elaboración de paneles aglomerados

La primera etapa del proceso industrial es disminuir el tamaño de las láminas de

Polietileno/aluminio reciclado a 3 mm, con la utilización de una trituradora. En la

etapa siguiente el material triturado es dosificado en moldes para formar paneles

aglomerados de acuerdo a las dimensiones de estos y a la capacidad de la

producción. Se finaliza el proceso mediante el prensado del material,

comprimiéndolo a una temperatura de 170℃, y que por efecto de la temperatura el

polietileno se funde produciendo una matriz, en la cual el aluminio y el papel actúan

como refuerzo para formar el material compuesto final (Estrella, 2013). El sistema

de elaboración de paneles aglomerados se muestra en la Figura 2.1.

13

Figura 2.1: Proceso de fabricación de tableros aglomerados

Fuente: (Estrella, 2013)

2.2 ENVASES MULTICAPA TETRA PAK

2.2.1 Reciclaje de los envases

La empresa Tetra Pak fabrica alrededor de 7 800 toneladas de envases al año en el

Ecuador, lo que significa que toda esa cantidad representaba una evidente

contaminación al medio ambiente. Tetra Pak y Ecuaplastic hicieron un acuerdo para

reducir ese impacto ambiental, el cual consiste en tratar y reutilizar la materia prima

en tableros, tejas, mangueras y otros usos en el sector de la construcción. (Tetra

Pak, 2016). El proyecto de reutilización de los envases arrancó en el 2010 y

demandó una inversión de USD 150 000 que permitió contratar a 10 trabajadores

adicionales en la fábrica de Ecuaplastic. La gigante de envases contribuyó con USD

100 000 y la firma ecuatoriana aportó el resto. Para obtener la materia prima, Tetra

Pak realizó campañas y colocó 260 puntos de acopio en oficinas y escuelas (Revista

Líderes, 2012).

En el año 2015 Tetra Pak recicló 836 toneladas, lo cual representa un 11,9 % de

todo lo producido en el Ecuador. Cabe recalcar que los tableros de Ecopak

fabricados con el polialuminio, uno de los componentes de los envases multicapa

14

de Tetra Pak, son sometidos al proceso de reciclaje y cada vez cuentan con mayor

aceptación en el mercado ya que es un material que tiene excelentes propiedades:

es termo acústico, resistente a la humedad y de alta resistencia, por lo cual está

siendo muy cotizado para acabados de construcción, techos, muebles entre

otros (Tetra Pak, 2016).

2.2.2 Composición de los envases

Los envases multicapa de Tetra Pak están diseñados para poder conservar y

almacenar líquidos por mucho tiempo, este material contiene diferentes capas de

algunos compuestos, por lo tanto, no es biodegradable. Están compuestos por

6 capas combinadas de polietileno, aluminio y cartón que evitan el contacto con el

exterior y así garantizar que los alimentos lleguen a sus destinos con todas sus

propiedades intactas (Silva, 2016).

El cartón es el componente mayoritario de los envases multicapa, representa el 75%

del peso total, las propiedades que le aporta al envase son rigidez y resistencia, por

lo tanto, mantiene la apariencia característica de cada tipo de envase. La lámina de

cartón proviene de la pulpa de papel que cumple con requerimientos especiales para

el contacto con alimentos, debido a esto no se puede utilizar papel reciclado para la

producción de este tipo de envases. El segundo componente de los envases es el

polietileno de baja densidad con un 20% del peso total. Las láminas de polietileno

cumplen dos funciones principales, la primera es proporcionar protección contra la

humedad del ambiente y la segunda es mantener unidas las diferentes capas del

envase. La lámina de aluminio tiene un espesor de 6 µm, representa el 5% del peso

total del envase y actúa como una barrera que protege el contenido del envase contra

el oxígeno y la luz del exterior, permitiendo mayor tiempo de almacenamiento a

15

temperatura ambiente (Estrella, 2013). La disposición de las capas que conforman

al envase de Tetra Pak se lo puede observar en la Figura 2.2.

Figura 2.2: Composición de los envases de Tetra Pak

Fuente: (DP3E, s.f.)

2.2.3 Tratamiento de los componentes de los envases

La separación de las láminas de los envases multicapa tiene dos etapas, la primera

es la recuperación de pulpa de papel, y la segunda es el tratamiento que se le da al

residuo constituido por una lámina de aluminio y polietileno fuertemente unidos

cuya separación es más compleja (Estrella, 2013). El Gráfico 2.4 muestra el

flujograma de los procesos en cada etapa.

Gráfico 2.4: Flujograma de separación de los componentes de Tetra pak


16

2.2.3.1 Etapa I (Recuperación de la pulpa de cartón)

Tetra Pak en colaboración con diferentes empresas que elaboran productos

derivados del cartón, plástico y aluminio, reciclan los envases con el fin de darlos

otros tipos de uso. Los envases multicapa son receptados mediante puntos de

reciclaje que dispone la empresa Tetra Pak en diferentes partes del mundo para

realizar una pre-selección del material manualmente, acomodando y

desembolsando los contenedores pre-seleccionados de los envases. Posteriormente,

los envases son prensados y empacados, para su respectivo envío a empresas

industriales.

Proceso de Hidropulpado

Una línea de hidropulpado consiste básicamente en una zona de repulpado, zona de

criba, limpiador centrífugo y unidad de dispersión (ver Figura 2.3). Puede recuperar

hasta el 98% de las fibras de papel de los envases multicapas, así como también

permite la eliminación de componentes extraños. El hidropulpado es un proceso de

separación de los componentes de residuos sólidos, en este sistema se añade agua y

envases multicapas de Tetra Pak en un tanque denominado hidropulper (ver Figura

2.4) donde a través de la acción de alta velocidad de las hojas de corte montado

sobre un rotor en la parte inferior del tanque, permite separar las fibras de papel que

se encuentran en un 75%, se agita entre 15 y 45 minutos convirtiéndola en una

mezcla que por diferencia de densidades separa la celulosa que queda suspendida

en el agua del Polietileno/aluminio. Este último material es retenido posteriormente

por una serie de filtros que dejan pasar el agua y la celulosa que se utiliza para

nuevos productos (Estrella, 2013).

17

Figura 2.3: Línea de Hidropulpado

Fuente: (Zenil, 2011)

Figura 2.4: Hidropulper

Fuente: (Rosales, 2016)

2.2.3.2 Etapa II (Recuperación del Polietileno/aluminio)

Una vez que se ha retirado el cartón de los envases multicapa, se obtiene unas

láminas constituidas por Polietileno/aluminio. Este material es almacenado en

pacas y enviado a las industrias de procesamiento de plástico y aluminio. El material

compuesto de polietileno y aluminio contiene también una pequeña cantidad de un

copolímero llamado ácido polietilenmetacrílico, la mezcla de estos tres

componentes se conoce como PEAL. La Tabla 2.3 presenta una comparación de las

principales propiedades mecánicas entre el material compuesto de PEAL y PEBD

(Estrella, 2013).

18

Tabla 2.3: Propiedades mecánicas entre el PEAL y el PEBD

Resistencia a la

Tensión (MPa)

Deformación (%) Módulo de Elasticidad

(MPa)

PEAL PEBD PEAL PEBD PEAL PEBD

10.97 11.30 38.86 116,70 177.60 95.37


2.2.4 Polietileno/aluminio (PEAL)

Las aplicaciones del PEAL son similares a las de los aglomerados de empaques

multicapa sin separación de capas, es decir, en la construcción se utiliza para la

fabricación de tableros, tejas y elementos de decoración. También puede ser

utilizado como material de ingeniería para algunas aplicaciones como rieles para

cables y piezas especiales. Algunas propiedades del PEAL se detallan en la Tabla

2.4 (Estrella, 2013).

Tabla 2.4: Propiedades del PEAL de los envases de Tetra Pak

Propiedad Valor

Tensión a la ruptura, (Mpa) 10,9

Elongación a la ruptura, (%) 38,8

Resistencia al impacto Izod, (Mpa) 302,0

Conductividad eléctrica, (S/cm) 1,11 x 10-8

Densidad, (g/cm3) 0,9


2.2.4.1 Pirólisis de las láminas de PEAL

La pirólisis es un tratamiento térmico con temperatura moderadamente alta, en el

cual se puede controlar la atmósfera de trabajo mediante gases como nitrógeno y

monóxido de carbono. Al generar una atmósfera reductora se puede evitar la

oxidación del material. Los gases de combustión pueden provocar un efecto

reductor y favorecer la pirolisis. Este proceso puede utilizarse para el reciclaje de

cualquier tipo de plástico, y no requiere de un tratamiento de limpieza previo para

19

su procesamiento como si es el caso para el reciclado mecánico3. El producto de la

pirólisis de envases multicapa es una delgada lámina de aluminio muy frágil y de

baja densidad. A pesar de la atmósfera reductora con la que se opera el horno, puede

producirse oxidación de la lámina de aluminio. En la Tabla 2.5 se muestra el análisis

químico del material obtenido de la fundición de láminas metálicas, producto de la

pirólisis de envases multicapa (Estrella, 2013).

Tabla 2.5: Composición de las muestras del resultado de la fundición de láminas

metálicas obtenidas por pirólisis de envases multicapa

Elemento M1 M2 M3

Sin fundentes 20 % NaCl 11 % NaCl+NH4Cl

Al 98,40 96,90 80,90

Fe 1,60 0,40-1,60 0,40

Si - 0,08 0,30

Pb - 0,00 0,20

Zn - 0,00 0,02

Ag - 0,00 0,01

Cr - - 0,00


2.2.5 Polietileno de baja densidad (PEBD)

El polietileno de baja densidad (PEBD) es un polímero que pertenece a la familia

de los polímeros olefímeros. Como su nombre lo indica, el polietileno está

conformado por repetidas unidades de etileno. Se le considera un polímero de

adición y su proceso de polimerización suele realizarse bajo presiones de 1 500 a 2

000 Kg/cm2 (Rosales, 2016).

3 La pirólisis también puede explicarse como la descomposición química de materia orgánica y todo

tipo de materiales, excepto metales y vidrios, causada por el calentamiento a altas temperaturas en

ausencia de oxígeno (Cynarplc, 2006).

https://es.wikipedia.org/wiki/Descomposici%C3%B3n_qu%C3%ADmica

https://es.wikipedia.org/wiki/Materia_org%C3%A1nica

https://es.wikipedia.org/wiki/Metal

https://es.wikipedia.org/wiki/Vidrio

https://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno

20

El polietileno se clasifica según su densidad en polietileno de baja o de alta

densidad. La Tabla 2.6 presenta los valores de esta propiedades para cada tipo de

polietileno (Estrella, 2013).

Tabla 2.6: Clasificación del polietileno según su densidad

Tipos de polietileno Densidad

(g/ml)

Polietileno de baja densidad 0,92 – 0,94

Polietileno de alta densidad 0,95


2.2.5.1 Propiedades del Polietileno

El polietileno es un material que tiene muy buenas propiedades de tenacidad y

flexibilidad a altas temperaturas. Su densidad y viscosidad disminuyen a un alto

rango de temperatura. Debido a su relativamente bajo punto de fusión que se

muestra en la Tabla 2.7, sus aplicaciones se ven limitadas a condiciones de baja

temperatura por lo que sus aplicaciones industriales son limitadas (Estrella, 2013).

Tabla 2.7: Temperatura de transición vítrea y fusión del polietileno

Tipo de polietileno Temperatura

Transición vítrea4 Fusión

Polietileno de baja densidad -100 115

Polietileno de alta densidad -115 135


En cuanto a sus propiedades químicas, el polietileno es un material inerte. Su

solubilidad es compleja y difícilmente puede disolverse a temperatura ambiente, la

combinación de la aplicación de solvente y aumento de temperatura permite su

disolución. Tiene alta resistencia ante ataques ácidos y alcalinos, con excepción del

4 La temperatura de transición vítrea (Tg) es la temperatura en la cual los polímeros se reblandecen.

Pasan de un estado duro-rígido a un estado más gomoso-elástico-flexible (Ensinger, s.f.).

21

ácido nítrico que lo carboniza. El polietileno se utiliza para la fabricación de láminas

debido a la combinación de propiedades como su baja densidad, flexibilidad sin

necesidad de plastificantes, resistencia al desgarro, la humedad y su poca

reactividad química (Estrella, 2013). En la tabla 2.8 se detallan las propiedades

físicas y mecánicas del polietileno.

Tabla 2.8: Propiedades físicas y mecánicas del PEBD

Propiedad Valor

Punto de fusión 110 ℃

Densidad

A 20 ℃ 0.92 g/cm3

A 50 ℃ 0.90 g/cm3

A 80 ℃ 0.87 g/cm3

A 110 ℃ 0.81 g/cm3

Módulo de Young (kg/cm2) 1.6

Resistencia a la tracción a (20 C, kg/cm2) 150

Dureza Brinell5, (bola de ∅ 2 mm y 3 kg) 2


2.2.6 Proceso de obtención del PEAL y PEBD aglutinados

Las láminas de PEAL son introducidas en un ducto que las lleva a una cámara de

lavado (ver Fotografía 2.3) para eliminar cualquier impureza que pueda quedar en

el material. Posteriormente, pasan a una cámara que permite el flujo de aire caliente

para secarlas.

El equipo utilizado para obtener el producto final es la aglutinadora que consiste en

un agitador dentro de un tanque vertical utilizado para triturar y aglutinar en

pequeñas aglomeraciones, el mismo que junto con el agua y las fibras colocadas en

el tanque produce una reacción térmica, encontrándose a una temperatura de 90℃.

5 El ensayo a la dureza Brinell se emplea para determinar la dureza de un material mediante la

penetración en él de una esfera o bola de acero templado de determinado diámetro en la superficie

que se ensaya, bajo una carga dada y durante determinado intervalo de tiempo (Kirnosov, 1985).

https://www.ecured.cu/Dureza

https://www.ecured.cu/index.php?title=Material&action=edit&redlink=1

https://www.ecured.cu/Esfera

https://www.ecured.cu/Temple

https://www.ecured.cu/Di%C3%A1metro

22

Las fibras de PEAL son introducidas en la máquina aglutinadora (ver Fotografía

2.4) para ser trituradas y aglutinadas entre sí.

En el caso del PEBD, las fibras no necesitan pasar por el proceso de secado y

lavado, sino que se introducen directamente en la máquina. El material resultante

se introduce en una tolva que elimina las impurezas mediante un filtro de malla de

1 pulgada. El PEAL y PEBD aglutinados, se caracterizan por tener la granulometría

de un árido grueso (ver Fotografía 2.5).

Fotografía 2.3: Proceso de limpieza y secado del Polietileno/aluminio


Fotografía 2.4: Aglutinado del Polialuminio


23

Fotografía 2.5: PEAL y PEBD aglutinados (respectivamente)


2.2.7 Proceso de obtención del PEAL peletizado

El proceso de peletización consiste en transformar el material reciclado en forma

de gránulos. Se inicia con la alimentación de la extrusora (máquina de moldeado de

plásticos) (ver Figura 2.5) mediante fibras de PEAL aglutinadas, las cuales van a

entrar a la unidad de inyección por la garganta de la máquina donde se produce la

fusión del material. El calor requerido proviene de dos fuentes; la primera es el calor

generado por la fricción entre los perfiles del tornillo y las paredes del cañón, la

segunda se debe a las bandas calefactoras que están adaptadas al barril.

Posteriormente el PEAL se posiciona al frente del tornillo para ser inyectado hacia

el cabezal formador, iniciando en la zona de transición conformada por un plato

rompedor y un paquete de mallas. La función del plato rompedor es dividir el patrón

del flujo espiral, mientras que la función de los filtros es eliminar partículas o

grumos de provenientes de impurezas (Aldama, 2016).

24

Figura 2.5: Esquema del proceso de extrusión del PEAL

Fuente: (Tecnología de los plásticos, 2011)

Después de la extrusión, el PEAL fundido pasa por un cabezal o boquilla

conformado por dos secciones definidas: cámara de relajación y la cámara de salida.

La cámara de relajación tiene como propósito la desaceleración del material,

mientras que la cámara de salida le da forma al material en filamentos de 3 mm de

grosor (Aldama, 2016).

El material plástico blando aun en estado de fluidez es sumergido mediante rodillos

hacia un depósito con agua fría en forma de canal de 3 metros de longitud (ver

Fotografía 2.6). Posteriormente los filamentos son escurridos y secados por medio

de tres rodillos. Inmediatamente los hilos toman la forma de pellet (ver Fotografía

2.7) en un molino de corte donde un operador controla manualmente que éstos no

se atasquen al ingreso.

Fotografía 2.6: Enfriamiento de los filamentos de PEAL


25

Fotografía 2.7: PEAL peletizado


2.3 BLOQUE DE HORMIGÓN

“El bloque de hormigón es un elemento premoldeado, fabricado a base de cemento,

agua, agregados finos o gruesos, con o sin aditivos, obedeciendo a una

granulometría, dosificación y técnica de construcción; con forma y dimensiones

que permiten su fácil transporte, almacenaje, manipuleo y colocación, en forma

manual, los cuales han sido especialmente diseñados para mampostería confinada

o reforzada” (NTE INEN 3066, 2016).

“La forma, dimensiones y distribución de los huecos se definen según las

características de los equipos y moldes disponibles para su fabricación y la

aplicación que se les dará” (Instituto Chileno del Cemento y Hormigón, 1985).

En el Ecuador, el ladrillo y bloque de hormigón alivianados, son utilizados como

elemento de mampostería para la construcción de paredes divisorias y de

cerramiento. Según el Instituto Nacional Ecuatoriano de Censos INEC, mediante

los datos del último censo de población y vivienda, la construcción de paredes

utilizando mampostería supera ampliamente a las demás técnicas constructivas,

como se puede apreciar en el Gráfico 2.5. A nivel nacional el porcentaje es del

68,89% (Crespo, 2015).

26

Gráfico 2.5: Datos del último censo de población y vivienda

Fuente: (Censo INEC, 2010)

2.3.1 Historia de los bloques de hormigón

A comienzos del siglo XIX en Inglaterra se comienza con la fabricación de bloques

de concreto, cuyo material principal era la cal, el mismo que permitía mantener

unido al bloque, aumentando considerablemente su peso. Esto fue posible a que en

1824, el inventor inglés Joseph Aspidin inventó un estilo de cemento que se sigue

utilizando en las construcciones actuales. Fue hecho de piedra caliza en polvo y

arcilla mezclada con agua, Aspidin lo llamó cemento Portland debido a un tipo de

piedra de construcción extraída de la isla de Portland (Cement Industries Factory,

2013).

La entrada del cemento Portland en la industria de los bloques permitió que se

amplíen los horizontes en la construcción. En 1868, la empresa de Chicago Frear

Piedra Manufacturing Co., patentó los bloques de concreto con fines decorativos

siendo estos, menos costosos que la piedra tallada. Las mejoras al cemento Portland

y su caída del costo, junto con la reciente invención de una máquina, revolucionaron

la industria del hormigón en el año 1900, y dentro de 10 años, más de 1 000

0%10%20%30%40%50%60%70%

HORMIGÓN LADRILLO,

BLOQUE

ADOBE,

TAPIA

MADERA CAÑA

REVESTIDA

CAÑA NO

REVESTIDA

VIVIENDA E INFRAESTRUCTURA TIPO DE PARED

ÁMBITO: NACIONAL

27

compañías contratistas individuales, construían con bloque de concreto hueco

(Cement Industries Factory, 2013).

La maquinaria utilizada para la producción de bloques de concreto se reducía a

simples moldes de metal, en los cuales la mezcla de concreto era compactada

manualmente. Este método tradicional se utilizó hasta los años veinte, época en la

que aparecieron maquinas mecánicas con mayor eficiencia en la producción. Más

tarde se inició con la compresión y vibración en diferentes máquinas mejor

compuestas. Hoy en día se utilizan diferentes métodos en la elaboración de bloques

sobre todo se usan sistemas de vibro compactación (Arrieta & Peñaherrera, Scribd,

2001).

En el Ecuador la primera fábrica de cemento hidráulico se instaló en la ciudad de

Guayaquil, en junio de 1923 a cargo de Industrias y Construcciones, con la

producción de alrededor de 3 000 toneladas anuales, con la marca “Condor”. De

esta manera se puede estimar que alrededor de los años 20 surgieron las primeras

fábricas de bloques de concreto en el Ecuador (Camaniero, 2009).

2.3.2 Clasificación de los bloques

Según la Norma INEN 3066 los bloques huecos de hormigón se clasifican de

acuerdo a su uso y su densidad.

2.3.2.1 Según su uso

Los bloques huecos de hormigón se clasifican de acuerdo a su uso, en tres clases,

como se indica en la Tabla 2.9.

28

Tabla 2.9: Clasificación de bloques, de acuerdo a sus usos

Clase Uso

A Mampostería Estructural

B Mampostería no

estructural

C Alivianamientos en losas

Fuente: (NTE INEN 3066, 2016)

2.3.2.2 Según su densidad

Los bloques huecos de hormigón se clasifican, de acuerdo a su densidad, en tres

tipos, como se indica en la Tabla 2.10.

Tabla 2.10: Clasificación de bloques, de acuerdo a su densidad

Tipo Densidad del hormigón (kg/m3)

Liviano < 1680

Mediano 1680 a 2000

Normal > 2000


2.3.3 Componentes de los bloques de hormigón

“Los bloques de hormigón se deben elaborar con cemento hidráulico, áridos finos

y gruesos, tales como: arena, grava, piedra partida, granulados volcánicos, piedra

pómez, escorias u otros materiales inorgánicos inertes adecuados” (NTE INEN

3066, 2016).

2.3.3.1 Cemento

El cemento es el componente de la mezcla que adhiere a los áridos. Tiene como

propiedad la de fraguar, y al estar en contacto con el agua, se produce una reacción

química denominada hidratación, que permite al cemento endurecerse y ganar

resistencia conforme pasa el tiempo. La norma NTE INEN 0152 determina diez

tipos de cemento Portland (ver Tabla 2.11).

29

Tabla 2.11: Tipos de cemento Portland

Tipos de

cemento

Portland

Usos

Características

Inco

rp

ora

do

r

de

air

e

Res

iste

nci

a a

los

sulf

ato

s

Ca

lor

de

hid

rata

ció

n

Alt

a r

esis

ten

cia

tem

pra

na

TIPO I Destinado para edificaciones,

pavimentos, puentes, etc.

TIPO IA X

TIPO II Se usa en estructuras grandes

como pilares, estribos

voluminosos, muros de

contención.

Moderada

TIPO IIA X Moderada

TIPO II(MH) Moderada Moderado

TIPO II(MH)A X Moderada Moderado

TIPO III Se usa cuando los encofrados

deben ser retirados

inmediatamente.

X

TIPO IIIA X X

TIPO IV

En concretos donde el calor de

hidratación debe ser reducido

al mínimo.

Bajo

TIPO V En concretos con alta

exposición a los sulfatos. Alta


Características del cemento Portland

Los porcentajes de los componentes del cemento Portland que le dan la resistencia

característica a este, difieren dependiendo del tipo de cemento. En la Tabla 2.12 se

muestran los porcentajes típicos de cada compuesto.

Tabla 2.12: Compuestos de los diferentes tipos de cemento Portland

Tipo de

Cemento

Compuesto % Perdida por

calcinación

%

CaO

Libre % C3S C2S C3A C4AF MgO SO3

I 55 19 10 7 2.8 2.9 1 1

II 51 24 6 11 2.9 2.5 0.8 1

III 57 19 10 7 3 3.1 1 1.6

IV 28 49 4 12 1.8 1.9 0.9 0.8

V 38 43 4 9 1.9 1.8 0.9 0.8

C3S 3CaOSiO2 Silicato tricálcico (Alita)

C2S 2CaOSiO2 Silicato bicálcico (Belita)

C3A 3CaO Al2O3 Aluminato tricálcico

C4AF ACaO Al2 F2O3 Ferrito aluminato tetracálcico (Celita)

MgO Óxido de magnesio

SO3 Trióxido de azufre

Fuente: (Apuntes Ingeniería Civil, 2010)

30

2.3.3.2 Agua

El agua que se va a utilizar en la mezcla debe ser potable, es decir, debe estar libre

de olor, sabor, color y de microorganismos que puedan afectar a la resistencia del

bloque. Por otra parte, el agua que no es consumible es satisfactoria para fabricar

bloques y permite alcanzar la resistencia a compresión a menos que el agua sea muy

impura e influya desfavorablemente en el proceso de endurecimiento y fraguado

(Carrasco, 2013). La cantidad de agua que debe agregarse a la mezcla debe ser la

indicada para que tenga una consistencia adecuada, de modo que el bloque pueda

mantener su forma y no presente fisuras en sus caras. Los elementos prefabricados

deben tener una baja relación agua/cemento para que adquieran altas resistencias a

edades tempranas. Es recomendable una dosis de 100 a 200 litros de agua por cada

metro cúbico de hormigón (consistencia “seca”). La cantidad de agua depende de

la humedad de los agregados (Instituto Chileno del Cemento y Hormigón, 1985).

Ecuación 2.1: Relación agua/cemento

Relaciónagua

cemento=

Cantidad de Agua

Peso del Cemento (2.1)

Ecuación 2.2: Cantidad de agua

Cantidad de Agua = Peso del cemento x (Relación xagua

cemento) (2.2)

2.3.3.3 Agregados

El árido fino que se utilice puede ser arena natural, arena triturada o una

combinación de ellas. (NTE INEN 872, 2011)

a) Agregado fino

El agregado fino es la porción pasante del tamiz N°4 y retenido en el tamiz N°200.

Los agregados finos están constituidos por partículas durables, limpias, resistentes

y libres de productos químicos adheridos, recubrimientos de arcilla y de otros

31

materiales finos que pudieran afectar la hidratación y la adherencia de la pasta de

cemento. La granulometría del agregado fino debe cumplir con los límites de la

norma ASTM C33 referente al tamaño de tamiz (ver Tabla 2.13) (Fonseca, 2015).

Tabla 2.13: Serie de tamices para el agregado fino

Tamiz Abertura

(mm)

% Pasa

Límites

Especificación

3/8 “ 9.52 100

No 4 4.75 95 a 100

No 8 2.36 80 a 100

No 16 1.18 50 a 85

No 30 0.60 25 a 60

No 50 0.30 10 a 30

No 100 0.15 2 a 10

Fuente: ASTM C33

b) Agregado grueso

El árido grueso debe consistir en grava, grava triturada, piedra triturada, escoria de

altos hornos enfriada al aire u hormigón de cemento hidráulico triturado, o una

combinación de estos conforme los requisitos de la norma mencionada (NTE INEN

872, 2011).

2.3.4 Dimensiones de los bloques

Los bloques huecos rectangulares son los más utilizados en la construcción,

caracterizándose por su diseño sencillo, acoplamiento a los elementos estructurales

y peso ligero. Las dimensiones que le dan estas propiedades a los bloques son: largo,

ancho, altura, tabique y pared. La tolerancia máxima para largo, ancho y altura debe

ser de ± 3 mm de las medidas nominales. El espesor mínimo de las paredes y

tabiques debe ser de 13 mm para los bloques Clases B y C. Las dimensiones

32

mínimas de paredes y tabiques que están en función del ancho modular del bloque

se puede observar en la Tabla 2.14 (NTE INEN 3066, 2016).

En la presente investigación se utilizó bloques rectangulares de dimensiones: 40cm

x 20cm x 15cm (ver Fotografía 2.8), que cuenta con 3 huecos repartidos

uniformemente a lo largo del bloque.

Fotografía 2.8: Bloque de hormigón (15 cm)


Tabla 2.14: Dimensiones mínimas de paredes y tabiques

Ancho modular

del bloque (mm)

Espesores mínimos de paredes y

tabiques (mm) Área mínima

normalizada de

tabiques (mm2/m2) Paredes Tabiques

≤ 100 19 19 45 140

101 a 150 25 19 45 140

> 150 32 19 45 140


2.3.4.1 Dimensiones modulares y nominales

Dimensión modular

“Corresponde al largo, el ancho y la altura de los bloques de hormigón. Es el

resultado de la suma de la dimensión nominal más el ancho de la respectiva junta”

(NTE INEN 3066, 2016).

33

Dimensión nominal

Corresponde al largo, el ancho y la altura de los bloques de hormigón al final del

proceso de producción. Se identifica a los bloques por sus dimensiones modulares,

de acuerdo con la Tabla 2.15; en donde se expresan el largo, ancho y altura (NTE

INEN 3066, 2016).

Tabla 2.15: Dimensiones modulares y dimensiones nominales de los bloques de

hormigón


2.3.5 Ensayos Obligatorios

De acuerdo con la norma NTE INEN 3066 los bloques huecos de hormigón deben

ser sometidos a los ensayos de resistencia a la compresión, absorción de agua y

densidad. El número de bloques por cada ensayo se indica en la Tabla 2.16 (Orella

& Serrano, 2015).

Tabla 2.16: Número de bloques a ensayar según la propiedad seleccionada

Propiedad Número de bloques

Dimensiones 3∗

Aspectos visuales Lote completo

Absorción, densidad y otros 3

Resistencia a la compresión simple 3

34

*Estos bloques, luego de haber sido utilizados para la determinación de las

dimensiones, pueden ser usados en los otros ensayos, siempre y cuando no hayan

sufrido alteraciones.


2.3.5.1 Absorción de agua

Este método se describe en la norma NTE INEN 3066, para determinar la absorción

de agua que consiste en sumergir a los bloques hasta la saturación de sus poros y

luego someterlos al secado. De este ensayo se puede obtener varios parámetros o

propiedades físicas del bloque como son: masa, densidad, absorción, volumen neto

y porcentaje de sólido. Los bloques deben cumplir con los valores de absorción

máxima de agua de acuerdo con la Tabla 2.17.

Tabla 2.17: Absorción Máxima de agua en bloques Clase A

Tipo Densidad (kg/m3)

Absorción de agua

máxima promedio

(kg/m3)

Absorción de agua

máxima por unidad

(kg/m3)

Liviano <1680 288 320

Medio 1680 a 2000 240 272

Normal >2000 208 240


2.3.5.2 Resistencia a la compresión simple

La resistencia a la compresión es la relación entre la carga máxima de compresión

y el área en que se la aplica, a una edad de 28 días desde la elaboración de los

especímenes. La unidad de medida es el Mega Pascal (MPa); equivalente al Newton

por milímetro cuadrado (N/mm2). La norma NTE INEN 3066 determina los

procedimientos y formulario de tabulación de datos para los respectivos cálculos de

este ensayo.

35

Resistencia a la compresión bruta

Es la relación entre la carga máxima de rotura a compresión simple de un bloque y

su área bruta, expresada en MPa.

Resistencia a la compresión neta

Es la relación entre la carga máxima de rotura a compresión simple de un bloque y

su área neta, expresada en MPa. Los bloques deben cumplir con las resistencias

netas mínimas a la compresión simple, establecidas en la Tabla 2.18.

Tabla 2.18: Resistencia neta mínima a la compresión de bloques de hormigón

Descripción

Resistencia neta mínima a la compresión

simple (Mpa)*

Clase A Clase B Clase C

Promedio de 3 bloques 13,8 4,0 1,7

Por bloque 12,4 3,5 1,4

*1MPa = 10,2 kg/cm2


2.3.5.3 Retracción al secado

“Retracción al secado hace referencia a la diferencia entre la longitud de un bloque

de hormigón saturado de agua y la longitud del mismo bloque después de secado, a

este resultado se expresa como un porcentaje de la longitud en seco” (Orella &

Serrano, 2015).

2.3.6 Ensayos No Obligatorios

El estudio de los bloques huecos de hormigón puede complementarse con dos

ensayos estandarizados en la norma NTE INEN 3066 como son la prueba a la

resistencia al fuego y resistencia acústica, y un ensayo empírico realizado en

investigaciones anteriores, siendo este la resistencia al impacto.

36

2.3.6.1 Resistencia al fuego

El objetivo de este ensayo es el de simular un incendio que se ha producido en una

construcción, sometiendo al bloque a altas temperaturas y observar la incineración

de sus partículas o el fisuramiento de sus caras expuestas al calor. El ensayo consiste

en incrementar la temperatura del bloque gradualmente y determinar el tiempo en

que las propiedades físicas del bloque cambien significativamente. En el Ecuador

no existe una norma que especifique un método de ensayo, por lo que es adecuado

referirse a la Norma Internacional ISO número 834, que presenta una curva

convencional de elevación de temperatura (Orella & Serrano, 2015).

2.3.6.2 Resistencia Acústica

“El aislamiento acústico se caracteriza como la protección de un material contra la

penetración de sonidos o simplemente reducir el ruido tanto aéreo como estructural

que llega a un receptor. En paredes y materiales de construcción el aislamiento

acústico es considerado hoy en día como un requerimiento clave a la hora de

construir es por eso que las pruebas de resistencia acústica son necesarias para la

comercialización de algunos elementos de construcción.” (Orella & Serrano, 2015).

2.3.7 Proceso de elaboración de los bloques

Los bloques de hormigón se elaboran mediante dos modalidades: la producción

manual y automatizada. Para cualquiera de los dos métodos de elaboración, las

etapas son las siguientes: almacenamiento de los materiales, dosificación,

elaboración de la mezcla, fabricación de los bloques, curado ambiental,

almacenamiento y despacho (ver Gráfico 2.6 y 2.7) (IMCYC, 2001).

37

Gráfico 2.6: Proceso industrializado de fabricación de bloques de hormigón

Fuente: (IMCYC, 2001)

Gráfico 2.7: Flujograma de detalle de elaboración de bloques


2.3.7.1 Almacenamiento de las materias primas

En la etapa de almacenamiento generalmente se utiliza maquinaria pesada para

trasladar los materiales al punto de acopio. El almacenamiento del cemento y de los

Materiales:

Cemento

Agregados

Aditivos

Agua

Dosificación:

Por Peso (kg)

Por volumen (cm3)

Elaboración de la Mezcla:

Mezcla homogenizada

Mezcla con Agua

Fabricación de bloques:

Manual

Compactación por Compresión

Mesas Vibratorias

Automatizada

Vibro-compactación

Desmoldado de bloques:

Manual

Moldes moviles

Mecánico

Moldes para maquinas estaticas

Protección y Traslado:

Monta carga debe llevarlos cuidadosamente, evitar golpes y vibración.

Cubrir con polietileno para evitar la perdida premtatura de humedad.

Curado de Bloques:

Al día siguiente se les moja con agua abundante con el fin de mantenerlos

humedos por 7 días.

Almacenamiento:

Canchas de hormigón con techadas (galpones)

Entrega:

Se lo hace a obra a los 21 días que hayan adquirdio una resistencia suficiente,

cumpliendo las condiciones de humedad

requeridas.

38

agregados se realiza generalmente en silos o en tolvas, para que pueda mantener las

características del material disponible. Para extraer la cantidad necesaria de material

desde las tolvas, estas deben contar con un sistema de descarga controlable a fin de

optimizar la dosificación de la mezcla en los bloques de hormigón (IMCYC, 2001).

2.3.7.2 Dosificación

La dosificación de la mezcla se debe diseñar considerando factores como la

resistencia que se busca, la textura deseada, el origen de los materiales y el factor

económico. Es recomendable utilizar entre 250 y 300 kg de cemento por metro

cúbico de hormigón, con el fin de alcanzar la resistencia indicada. El contenido de

cemento depende de la calidad de los agregados y del proceso de fabricación

(IMCYC, 2001).

Dosificación por peso

La Tabla 2.19 indica la proporción de cada material para diferentes tipos de

mezclas. La tabla 2.20 muestra el rendimiento y consumo dependiendo del ancho

del bloque y tipo de mezcla. Ambas tablas toman como base el saco de cemento de

50 kg.

Tabla 2.19: Dosificación por peso para diferentes contenidos de cemento

Tipo de mezcla Proporciones de los materiales

Contenido de

cemento (kg/m3) Agua (Lt)

Cemento

(kg)

Agregado

fino (kg)

Agregado

grueso (kg)

250 0,35 1 6,2 2,0

275 0,35 1 5,5 1,9

300 0,35 1 5,0 1,7


39

Tabla 2.20: Rendimiento y consumo por cada saco de cemento

Contenido

de cemento

(kg/m3)

Rendimiento de la mezcla

según el tipo de bloques (No.

de bloques/saco de cemento)

Consumo de cemento

individual (kg), según el tipo

de bloque

10 15 20 10 15 20

250 47,2 36,2 28,9 1,06 1,38 1,73

275 42,7 32,9 26,3 1,17 1,52 1,9

300 39,4 30,1 24 1,27 1,66 2,08


Dosificación por volumen

En este tipo de dosificación, se utiliza diferentes recipientes para medir el volumen

como la parihuela, balde, carretilla, etc., teniendo en cuenta el saco de cemento

como medida unitaria y garantizando que un solo tipo de recipiente se utilice como

unidad de medición.

Dependiendo de la humedad y tipo de material, es necesario modificar las

proporciones para obtener un bloque de alta calidad. Es muy importante evaluar los

contenidos de humedad de los agregados para que la dosificación del agua sea lo

más exacta posible. Las mezclas con insuficiente cantidad de agua presentan baja

cohesión y los bloques se fisuran o disgregan; contrariamente, si hay exceso de

agua, los bloques no pueden mantener su forma y se doblan (IMCYC, 2001).

2.3.7.3 Mezcla

Para garantizar la homogeneidad de la mezcla, el sistema automatizado cuenta con

una mezcladora de eje vertical u horizontal, la misma que recibe a los áridos a través

de bandas móviles desde la tolva donde son almacenados. Después el cemento es

agregado y por unos 3 minutos se deja homogenizar. Por último el agua se agrega

dependiendo de la humedad de los áridos de modo que al verificar la consistencia

40

de la mezcla, se pueda saber si se encuentra lista para ser transportada a la máquina

de vibro-compactación.

2.3.7.4 Fabricación de los bloques

Las máquinas para fabricar bloques varían en complejidad y capacidad de

producción, desde equipos simples que confeccionan una unidad, requiriendo

bastante trabajo manual, hasta equipos automatizados que fabrican varias unidades

simultáneamente. La Tabla 2.21 muestra los métodos de compactación en función

de la cantidad de cemento para la mezcla.

Tabla 2.21: Método de compactación en función de la dosis de cemento

Producto Asentamiento de

cono (cm)

Dosis de cemento

recomendada

(Kg/m3) *

Método de

compactación

Bloques 0

200 a 250 Compresión, vibración,

vibro-compresión

250 a 300 Compactación en

máquinas manuales

*La dosis recomendada es para cementos corrientes; en caso de emplear cemento de alta

resistencia, se podría reducir la dosis, siempre que se cumplan los requisitos de calidad.

Fuente: (Instituto Chileno del Cemento y Hormigón, 1985)

Las máquinas manuales realizan un gran esfuerzo y son utilizadas para

producciones pequeñas, de 250 a 300 especímenes diarios, produciendo bloques de

calidad inferior a las máquinas con dispositivos de vibración. Por otro lado, las

máquinas de accionamiento mecánico ejercen la compactación mediante vibración

o compresión y vibración simultáneas.

El proceso para la elaboración de bloques en máquina es:

Llenado de la tolva con la mezcla.

Colocación de las bandejas metálicas en las máquinas estáticas.

41

Bajada del molde sobre la bandeja.

Llenado del molde por primera vez.

Aplicación de la vibración.

Llenado del molde por segunda vez.

Limpieza de la superficie superior del molde.

Bajada de los martillos compactadores.

Aplicación de la vibración hasta alcanzar el tope.

Retirada del molde (extrusión).

Retirada de los martillos.

Remoción de las bandejas con los bloques.

2.3.7.5 Fraguado y curado

El proceso posterior a la elaboración de los bloques es el fraguado; que consiste en

colocar los bloques sobre bandejas metálicas en estantes para su endurecimiento

inicial. Al operar con bandejas, el período de fraguado debe ser el mínimo posible

para permitir la reutilización de éstas. Lo recomendable es que el fraguado sea de

un día para el otro en óptimas condiciones ambientales para evitar que el bloque se

reseque, garantizando una buena resistencia mediante el riego de agua después de

que éste se haya endurecido (IMCYC, 2001).

2.3.7.6 Almacenamiento

Una vez que se ha terminado el curado, los bloques se retiran de las bandejas

metálicas cuidadosamente y se apilan sobre estibas de madera de no más de 9

niveles, dejando un espacio entre las paredes verticales para que el aire circule

42

fácilmente y no se adhieran entre sí. Posteriormente un montacargas lleva las estibas

al patio o bodega de almacenamiento hasta el momento de su despacho.

Es recomendable identificar las paradas de bloques, registrando la fecha y hora de

fabricación, dosificación o tipo de mezcla, uso en obra y otras características que

puedan tener (IMCYC, 2001).

2.4 FUNDAMENTACIÓN LEGAL

La presente investigación se basa en conocimientos previos sobre descripciones,

normas y reglamentos, validando los distintos ensayos ejecutados en el laboratorio.

Las normas técnicas empleadas son las siguientes:

NTE INEN 152 (Cemento Portland. Requisitos).

NTE INEN 155 (Consistencia plástica de las pastas de mortero).

NTE INEN 156 (Densidad del cemento).

NTE INEN 157 (Determinación de la consistencia plástica del cemento).

NTE INEN 158 (Tiempo de fraguado del cemento).

NTE INEN 488 (Determinación de la resistencia a la compresión de

morteros en cubos de 50 mm de arista).

NTE INEN 490 (Cementos hidráulicos compuestos. Requisitos).

NTE INEN 696-1 (Análisis granulométrico en los áridos fino y grueso).

NTE INEN 855 (Determinación de las impurezas orgánicas en el árido

fino).

NTE INEN 857 (Determinación de la densidad, densidad relativa y

absorción del árido fino).

NTE INEN 857 (Determinación de la densidad, densidad relativa y

absorción del árido grueso).

43

NTE INEN 858 (Determinación del peso volumétrico y porcentaje de vacíos

de los áridos).

NTE INEN 872 (Áridos para hormigón. Requisitos).

NTE INEN 2502 (Determinación del Flujo en morteros).

NTE INEN 2619 (Bloques Huecos de Hormigón, unidades relacionadas y

Prismas para mampostería. Refrentado para el ensayo a Compresión).

INEN 3066 (Bloques de Hormigón. Requisitos y Métodos de ensayo).

44

CAPITULO III

3. MARCO METODOLÓGICO

Las metodologías a emplearse en la presente investigación se fundamentan en el

alivianamiento de los elementos no estructurales, motivando el uso de fuentes como

documentos y estadísticas que están relacionados con datos oficiales. Las

metodologías a emplearse, dependen del tipo de modalidad de investigación, por lo

cual, se detallan varios tipos a continuación para dar seguimiento.

3.1 MODALIDAD DE LA INVESTIGACIÓN

3.1.1 Investigación Bibliográfica

Las referencias bibliográficas son fuentes y guías basadas en estudios anteriores

que han encaminado el desarrollo de nuevos bloques utilizando materiales

sustentables a fin de darles un beneficio ecológico y de optimización de recursos.

Dentro de esta modalidad, las normas nacionales e internacionales señalan

procedimientos de ensayos para el uso adecuado de instrumentos y su aplicabilidad

en el objeto de estudio.

3.1.2 Investigación Correlacional

Con este tipo de investigación se espera obtener resultados de los ensayos

realizados para luego ser comparados entre sí; tanto los bloques de PEAL y PEBD

con los bloques convencionales son diferenciados por medio de la tabulación de

datos y análisis de gráficas, de esta manera, se afirma o descarta el beneficio del

producto final.

3.1.3 Investigación Exploratoria

El PEAL y PEBD no han sido investigados como áridos en elementos no

estructurales como lo es el bloque para mampostería, es así que se debe hacer una

45

exploración de sus características físicas, mecánicas y químicas con el fin de

encontrar el beneficio en el sector de la construcción. La investigación empleada es

de tipo exploratoria, pues la información extraída viene de distintas investigaciones

con particularidades de cada país o región.

3.1.4 Investigación Experimental

La investigación es de tipo experimental debido a que, los resultados de los ensayos

característicos, de resistencia, densidad, absorción de agua, entre otros, se

convierten en fuente de información para futuras aplicaciones en la construcción.

En el proceso de experimentación se examina el comportamiento de las diferentes

resistencias de bloques de acuerdo a las dosificaciones empleadas.

3.1.5 Investigación Aplicada

La investigación es de tipo aplicada ya que al obtener exitosos resultados en el

nuevo producto, éste podría ser aplicado en el sector de la construcción,

optimizando costos y aligerando la carga muerta de las estructuras.

3.2 POBLACIÓN Y MUESTRA

3.2.1 Población

En el presente estudio, la población está conformada por la cantidad de bloques que

se van a elaborar, los mismos que dependen de la capacidad de la máquina vibro-

compactadora. Por cada mezcla o parada que realiza el equipo, se van a obtener

aproximadamente 110 bloques; considerando que se va a trabajar con 3 mezclas

para cada material reciclado y 1 parada adicional para los convencionales, se

obtendría una población total de 770 bloques.

46

3.2.2 Muestra

A partir de los bloques elaborados, se selecciona los más favorables, es decir, que

sus caras sean uniformes sin fisuras o resquebrajamientos, escogiéndolos de cada

nivel del estante y de diferentes bandejas metálicas. La norma INEN 3066 indica el

número de bloques mínimo que se debe escoger para cada ensayo, tal como se

describe a continuación:

El requerimiento mínimo para el ensayo de absorción de agua y de resistencia a la

compresión es de 3 bloques para cada uno, los cuales también van a ser utilizados

para la toma de dimensiones, aspectos visuales y resistencia al impacto. En el caso

de la resistencia a la compresión y absorción de agua, necesitan ser ensayados a 4

y 2 edades distintas respectivamente, por lo tanto cada mezcla requiere de 18

bloques. En obra, se diseñaron 6 mezclas con material reciclado y 1 mezcla patrón,

totalizando la cifra a 126 bloques destinados a los ensayos planteados al principio

de la investigación.

3.3 Técnicas e instrumentos

Las técnicas de investigación son una variedad de métodos que tienen como objetivo

el de reunir información sobre un estudio en elaboración tales como ensayos,

entrevistas, encuestas, cuestionarios, etc. El instrumento de recolección de datos es un

recurso físico que presenta mecanismos y procedimientos para procesar, plasmar,

identificar y resumir la información necesaria para el desarrollo de la investigación. En

la Tabla 3.1 se observan las técnicas e instrumentos que se han empleado.

47

Tabla 3.1: Técnicas e instrumentos de la investigación

TÉCNICA INSTRUMENTO CARACTERÍSTICAS

Observación Guía de observación

Ensayos de

laboratorio

Informe de

laboratorio (Fichas

tabuladoras)

Agregados y

materiales

reciclados

Ensayos característicos

Bloques

convencionales

e investigativos

Ensayo de toma de dimensiones,

aspectos visuales y marcas.

Ensayo de resistencia a la

compresión simple.

Ensayo de absorción de agua.

Ensayo de resistencia al impacto.

Entrevista Guía Entrevista a ingenieros docentes, ingenieros

laboratoristas

Recolección

de

información

Bibliografía, tesis,

trabajos de

investigación

Tesis elaboración de bloques con cabuya.

Tesis elaboración de bloques con vidrio triturado.

Tesis mampostería con bloques pómez.

Tesis reutilización de polímeros en la elaboración de

Eco bloques.

Trabajo de investigación hormigón con papel

periódico.


3.4 SELECCIÓN DE MATERIALES

3.4.1 Agregado fino

El agregado fino seleccionado es una arena triturada denominada polvo azul (ver

Fotografía 3.1), que se obtiene por la trituración de roca, grava o escoria de alto

horno enfriada al aire y especialmente procesada para asegurar una forma apropiada

de partículas y una adecuada granulometría. El polvo azul proveniente de la Cantera

Fucusucu (ver Fotografía 3.2) ubicada en la parroquia de San Antonio de Pichincha,

cantón Quito, provincia de Pichincha (ver Tabla 3.2).

48

Tabla 3.2: Ubicación de la Cantera Fucususcu y características del polvo azul

Provincia: Pichincha

Cantón: Quito

Parroquia: San Antonio de Pichincha

Altura: 2670 msnm

Tipo: Andesita

Color: Gris azulado

Arcillas: No contiene

Limos: No contiene


Fotografía 3.1: Muestra de polvo azul


Fotografía 3.2: Cantera Fucusucu

Fuente: (Álvarez, 2011)

3.4.2 Agregado grueso

El agregado grueso seleccionado es el chasqui, una piedra de baja densidad también

llamada piedra pómez. Es muy utilizada en la elaboración de bloques livianos no

estructurales. El chasqui proviene de la Cantera El Boliche, ubicado cerca de la

ciudad de Latacunga, en la provincia de Cotopaxi (ver Tabla 3.3). Éste material al

49

salir de la mina, frecuentemente es contaminado por polvo volcánico, arcillas y

esquistos, por lo tanto, es lavado para remover cualquier partícula extraña que altere

los ensayos de laboratorio (Álvarez, 2011).

Tabla 3.3: Ubicación de la Cantera y características del chasqui

Provincia: Cotopaxi

Cantón: Latacunga

Parroquia: Tanicuchi

Altura: 2750 msnm

Tipo: Roca ígnea volcánica

Color: Beige claro

Arcillas: Si contiene

Limos: Si contiene


3.4.3 Cemento

El cemento Portland Puzolánico Tipo IP denominado Selvalegre Plus, es escogido

como material cementante en la elaboración de bloques, con características que

cumplen los requerimientos descritos en la norma NTE INEN 490. Los requisitos

físicos, químicos y mecánicos se describen en las Tablas 3.4, 3.5 y en el Gráfico

3.1 respectivamente.

Tabla 3.4: Requisitos físicos del cemento Selvalegre Plus

Requisitos físicos

Parámetro INEN 490 Selvalegre

Plus

Fraguado inicial ≥ 45 ≤ 420 min 140 min

Expansión ≤ 0,8 % 0,04%

Contenido de aire ≤ 12 % 4,50%

Fuente: (UNACEM, 2015)

50

Tabla 3.5: Requisitos químicos del cemento Selvalegre Plus

Requisitos químicos

Parámetro INEN 490 Selvalegre

Plus

Pérdida de calcinación ≤ 5 % 1,4 %

Magnesio (MgO) ≤ 6 % 2,3 %

Sulfatos (SO3) ≤ 4 % 2,4 %


Gráfico 3.1: Requisitos mecánicos del cemento Selvalegre Plus


3.5 ENSAYOS CARACTERÍSTICOS DE LOS MATERIALES

Para realizar el diseño de la mezcla de un bloque, previamente se deben determinar

las propiedades físicas de los agregados mediante ensayos característicos cuyos

procedimientos se encuentran descritos por las normas ASTM e INEN (ver Tabla

3.6).

51

Tabla 3.6: Ensayos característicos de materiales

ENSAYOS NORMAS

INEN ASTM

AGREGADO GRUESO

Colorimetría INEN 855 ASTM C 040

Granulometría INEN 696 ASTM C 033, C125

Densidad Real Peso Específico INEN 857 ASTM C128

Capacidad de Absorción INEN 857 ASTM C 070

Densidad Aparente Suelta y Compactada INEN 858 ASTM C 029

AGREGADO FINO

Colorimetría INEN 855 ASTM C 040

Granulometría INEN 696 ASTM C 033, C125

Densidad Real Peso Específico INEN 856 ASTM C128

Capacidad de Absorción INEN 856 ASTM C070

Densidad Aparente Suelta y Compactada INEN 858 ASTM C 029

Flujo del mortero INEN 2502 ASTM C1437

Compresión en cubos de mortero INEN 488 ASTM C 109, ASTM C

109M -07

CEMENTO

Densidad del cemento INEN 156 ASTM C 188

Consistencia normal del cemento INEN 157 ASTM C 187

Fraguado inicial y final del cemento

(método Vicat) INEN 158 ASTM C 191


3.5.1 Muestreo del agregado

Para determinar las propiedades de los agregados se lleva a cabo el proceso de

cuarteo, que consiste en homogenizar la cantidad total o muestra representativa del

material y obtener muestras más pequeñas dependiendo del ensayo que se va a

realizar. Existen 2 métodos de cuarteo del agregado los cuales se describen a

continuación:

52

3.5.1.1 Cuarteo manual

Se coloca la cantidad de agregado disponible sobre una lona plástica mediana libre

de agujeros para evitar que el material se pierda o contamine de materia extraña.

Luego se homogeniza la muestra rodándola a través de la lona de un extremo a otro

por tres ocasiones permitiendo acumularse en el centro de la superficie en forma

cónica. Con la ayuda de una pala, se aplana y estira el cono por toda la superficie

hasta que tome la forma de un pastel plano circular de espesor uniforme para luego

dividirlo en 4 partes iguales (ver Figura 3.1). Dos cuartos diagonalmente opuestos

son apartados para ser ensayados. En el caso de que la muestra sea demasiado

grande, se reduce realizando nuevamente el procedimiento de muestreo. El método

de cuarteo manual difiere en algunos pasos y materiales según el tipo de árido a

muestrear, es decir, en el caso del agregado fino, se utilizan 2 cuerdas en forma de

cruz colocadas debajo del plástico de tal manera que éstas puedan dividir a la

muestra.

Figura 3.1: Método de cuarteo manual


53

3.5.1.2 Cuarteo mecánico

Se dispone de una cuarteadora mecánica con una tolva de divisiones verticales

paralelas, con descargas alternadas a la derecha y a la izquierda en donde la muestra

homogenizada va a ser colocada a lo largo de toda la rejilla, ida y vuelta con una

velocidad que permita un flujo continuo por los conductos hacia los recipientes

inferiores (ver Figura 3.2). Se retira la tolva de los recipientes para seleccionar la

muestra destinada al ensayo programado y la otra se desecha o utiliza para otra

prueba. En el caso de que se necesite reducir aún más el material, se lo introduce

nuevamente en la cuarteadora.

Figura 3.2: Método de cuarteo mecánico


3.5.2 Determinación de impurezas orgánicas

El ensayo determina la cantidad de impurezas orgánicas en el agregado fino. En el

caso del agregado grueso, se lo debe pasar por el tamiz No. 4 para obtener las

partículas finas. El procedimiento a realizar, de acuerdo con la norma NTE INEN

54

855, consiste en introducir aproximadamente 450 gramos de muestra en frascos de

vidrio graduadas hasta un volumen de 130 cm3. Posteriormente se añade una

solución de hidróxido de sodio (sosa cáustica), hasta completar un volumen de 200

cm3, agitar y dejarlo reposar por 24 horas. Después de este tiempo se realiza la

comparación del color utilizando el juego de vidrios normalizados de la escala de

Gardner (ver Tabla 3.7). En la interpretación del color obtenido, cuando la muestra

produce un color más oscuro que el color normalizado de referencia (color Gardner

No. 11), se considera que el árido contiene cantidades excesivas de materia

orgánica6 (NTE INEN 855, 2010).

Tabla 3.7: Escala de colores de Gardner

Color normalizado escala

de Gardner Número de orden en el comparador

No.

5 1

8 2

11 3 (normalizado de referencia)

14 4

16 5


3.5.3 Análisis granulométrico

Según la norma NTE INEN 696, el ensayo posibilita a determinar la distribución

granulométrica de las partículas que posee un árido a través de la tamización.

Previamente, se debe medir 300 gramos de agregado fino, 1000 gramos de agregado

grueso y 1000 gramos de cada componente reciclado. El material es vertido a través

de la serie de tamices normados superpuestos (ver Fotografía 3.3), en orden

descendente: 3/8’’, No. 4, 8, 16, 30, 50, 100. En el caso de los materiales gruesos

6 Los resultados del ensayo de determinación de impurezas orgánicas (colorimetría) se pueden

observar en el ANEXO A.

55

como el chasqui, PEAL y PEBD, se debe añadir el tamiz ½’’ debido al tamaño del

agregado. Los tamices son vibrados manualmente para que las partículas del árido

vayan descendiendo y depositándose. Finalizado el tamizado, se procede a medir la

masa retenida en cada tamiz en una balanza7.

El módulo de finura es determinado con el siguiente cálculo:

Ecuación 3.1: Módulo de finura

𝑀𝐹 =Σ% retenido Serie de Taylor

100 (3.1)

Dónde:

MF = Módulo de Finura

Σ% retenido Serie de Taylor = Sumatoria de porcentajes de masa retenidos en

toda la serie de Taylor.

Fotografía 3.3: Serie de tamices de la norma ASTM C33


3.5.4 Determinación del peso específico y capacidad de absorción

El ensayo determina dos propiedades del agregado, el peso específico y la

capacidad de absorción. El primero es la relación que existe entre la masa del

7 Los resultados del ensayo de análisis granulométrico (granulometría) se pueden observar en el

ANEXO B.

56

agregado y el volumen desalojado. El segundo es la capacidad de la constitución

interna (porosidad) del material para retener o alojar líquido. Los materiales

livianos no pueden ser ensayados con agua debido a que esta propiedad les permite

flotar, por lo que se tiene que usar líquidos de baja densidad. El chasqui y materiales

reciclados son ensayados con alcohol y gasolina respectivamente8.

3.5.4.1 Agregado fino (Polvo azul)

El procedimiento consiste en lavar las partículas más finas de una muestra de 500

gramos de polvo azul y se la deja sumergida en agua por un periodo de 24 h ± 4 h.

Finalizado este período se retira el agua de la muestra y se seca el agua superficial

de las partículas utilizando una estufa hasta que se encuentre en estado SSS

(saturado superficialmente seco), comprobando el estado mediante la prueba del

cono truncado. El peso específico de la muestra se determina por el método

volumétrico, que consiste en medir el volumen desplazado por el árido en un

picnómetro calibrado (ver Fotografía 3.4) (NTE INEN 856, 2010).

Fotografía 3.4: Determinación del peso específico con el método volumétrico


8 Los resultados del ensayo de determinación del peso específico y capacidad de absorción se pueden

observar en el ANEXO C.

57

Para determinar la capacidad de absorción del agregado, la muestra inicial del polvo

azul en estado SSS es secada en un horno por 24 horas y se mide la masa seca. Los

datos obtenidos son registrados y tabulados. El peso específico y capacidad de

absorción del agregado fino se calcula mediante las siguientes ecuaciones:

Ecuación 3.2: Volumen desalojado del agregado fino

Volumen desalojado (cm3) =A + B − C

Densidad del líquido (g

cm3) (3.2)

Ecuación 3.3: Peso específico del agregado fino en estado Seco al horno

Peso específico (g/cm3) =D

(3.2) (3.3)

Ecuación 3.4: Peso específico del agregado fino en estado SSS

Peso específico (g/cm3) =B

(3.2) (3.4)

Ecuación 3.5: Capacidad de absorción

Absorción (%) =B − D

D∗ 100 (3.5)

Donde:

A = Masa del picnómetro calibrado 500 ml (g)

B = Masa del polvo azul en SSS (g)

C = Masa del picnómetro + polvo azul SSS + agua (g)

D = Masa del polvo azul seco (g)

3.5.4.2 Agregado grueso

El procedimiento consiste en separar el material fino del grueso utilizando el tamiz

No. 4. Se toma una muestra de 250 gramos del material fino y es ensayado con el

mismo procedimiento descrito en el numeral 3.5.4.1.

58

Para el chasqui retenido en el tamiz No. 4 se extrae una masa mayor a 1 000 gramos

para lavar y eliminar con agua los restos de partículas finas que no son parte de la

muestra. El chasqui seco es sumergido en una bandeja metálica llena de alcohol por

1 día, cubriendo los poros con este líquido. Al siguiente día, con una franela se seca

la superficie de cada partícula de la muestra para obtener el estado SSS.

Posteriormente la muestra es sumergida dentro de un tanque lleno de alcohol en una

canastilla asegurando que ninguna partícula se desvíe y se toma la medida de la

masa aparente. Para determinar la capacidad de absorción de las partículas gruesas

se realiza el mismo procedimiento descrito en el numeral 3.5.4.1 (NTE INEN 857,

2010).

Finalizados los ensayos para las partículas finas y gruesas del chasqui, se obtiene 2

resultados diferentes para peso específico y absorción, por lo que se procede a

interpolar estos datos utilizando las masas de finos y gruesos en relación con la

masa de la muestra total. El peso específico del material grueso y la interpolación

de resultados se calcula por medio de las siguientes ecuaciones:

Ecuación 3.6: Volumen desalojado del agregado grueso

Volumen desalojado (cm3) =B − E

Densidad del líquido (g

cm3) (3.6)

Ecuación 3.7: Peso específico del agregado grueso

Peso específico (g/cm3) =B

(3.6) (3.7)

Ecuación 3.8: Peso específico del chasqui total

P. esp. (g/cm3) =F. H + G. I

(F + G) (3.8)

59

Ecuación 3.9: Absorción del chasqui total

Absorción (%) =F. J + G. K

(F + G) (3.9)

Donde:

B = Masa del chasqui en estado SSS (g)

E = Masa del chasqui sumergido en alcohol (g)

F = Masa del chasqui fino (g)

G = Masa del chasqui grueso (g)

H = Peso específico del chasqui fino (g/cm3)

I = Peso específico del chasqui grueso (g/cm3)

J = Absorción del chasqui fino (%)

K = Absorción del chasqui grueso (%)

3.5.4.3 Materiales reciclados (PEAL y PEBD)

Para este tipo materiales, no se puede ensayar con agua debido a su baja densidad,

por lo que se debe saturar en gasolina con el debido cuidado que esto representa. Se

extrae una muestra de 100 gramos de cada material para peso específico y 500

gramos para capacidad de absorción. Se realiza el mismo procedimiento descrito en

el numeral 3.7.4.1. A estos materiales no se los puede secar en el horno luego de

estar en contacto con gasolina, por lo que se tiene que optar por un secado al aire

para llegar a su condición de superficie saturada seca (SSS) (ver Fotografía 3.5),

incluso por varios días hasta que se evapore totalmente la gasolina de cada material

sintético.

60

Fotografía 3.5: Muestra extendida al aire, estado SSS del Polialuminio (PEAL)


3.5.5 Densidad aparente suelta y compactada

Este ensayo se encarga de determinar la masa unitaria del agregado fino, en

condición compactada o suelta y calcular los vacíos entre las partículas del agregado

fino y grueso. El procedimiento se basa en colocar una muestra representativa de

agregado fino o grueso en un recipiente (ver Fotografía 3.6), tomar su peso en

condición suelta o compactada y realizar los cálculos respectivos mediante

fórmulas. El ensayo es aplicado para el chasqui, PEAL y PEBD9 (NTE INEN 858,

2010).

Fotografía 3.6: Colocación del PEAL en el recipiente


9 Los resultados del ensayo de densidad aparente suelta y compacta se pueden observar en el

ANEXO D.

61

Los valores de la masa unitaria y contenido de vacíos se calculan con las siguientes

expresiones:

Ecuación 3.10: Masa unitaria (peso volumétrico)

M =G − T

V (3.10)

Ecuación 3.11: Porcentaje de vacíos del material

% de vacíos = 100 . S. γ agua − M

S. γ agua (3.11)

Donde:

M = Masa unitaria (peso volumétrico) del árido (g/cm3)

G = Peso del molde cilíndrico más agregado (g)

T = Peso del Molde (g)

V = Volumen del molde (cm3)

S = Gravedad específica del material (adimensional) (determinado en el numeral

3.5.4)

γ agua = Densidad de agua (998 kg/m3)

3.5.6 Determinación del flujo en morteros

El objetivo de este ensayo es el de observar y determinar las propiedades físicas y

mecánicas de un mortero elaborado con los materiales reciclados y la adherencia

que estos pueden conseguir con el cemento. El método de ensayo consiste en la

medición y cálculo en porcentaje del aumento del diámetro de la base del mortero

de cemento Portland y arena de Otawa, medido en la mesa de flujo. En este ensayo

la arena de Otawa es reemplazada por el chasqui, PEAL y PEBD10. La Tabla 3.8

muestra las cantidades de material necesarias para realizar un número determinado

de cubos de mortero, donde el número de especímenes es de 6 (NTE INEN 2502,

2009).

10 Los resultados del ensayo de determinación del flujo en morteros se pueden observar en el

ANEXO E.

62

Tabla 3.8: Dosificación de la mezcla

Material Número de especímenes

6 9

Cemento (g) 500 740

Arena (g) 1375 2035

Agua (cm3)

Portland (a/c = 0,485) 242 359

Portland con incorporador de aire (a/c = 0,460) 230 340


El procedimiento es el siguiente:

De acuerdo con la Tabla 3.8, se requieren 1 375 gramos de arena de Otawa

cuya cantidad es determinada en la balanza.

Esta cantidad es colocada en la probeta para determinar el volumen que

ocupa la arena en la mezcla.

De manera simultánea se procede a tamizar los materiales a emplear en los

cubos los cuales deben cumplir con una granulometría igual al de la arena

de Otawa, es decir, el pasante del tamiz N°30 (ver Figura 3.7).

Se determina la masa de cada material en función del volumen que ocupa la

arena normada de Otawa de la probeta graduada (ver Fotografía 3.8). Las

masas de los materiales con un volumen constante de 890 cm3, se observa

en la Tabla 3.9.

Fotografía 3.7: Tamizado de la muestra de PEAL por el tamiz No. 30


63

Fotografía 3.8: Medición del volumen de la muestra de arena de Otawa


Tabla 3.9: Cantidades de materiales reemplazantes de la arena de Otawa en los morteros

Material (tamiz N°30) Masa (g.) Volumen (cm3)

Arena de Otawa 1375 890

Chasqui 1072,8 890

Polietileno/aluminio 368,2 890

Polietileno 299,5 890


La preparación de la mezcla de mortero se realiza con las especificaciones

de la norma NTE INEN 155 (Consistencia plástica de las pastas de mortero).

Se coloca el agua en el tazón de mezclado, después se añade el cemento

lentamente tratando de que se vaya acumulando en el centro y se deja 30

segundos para que absorba el agua.

Se enciende la mezcladora con velocidad 1 (baja), manteniendo por 30

segundos e ir añadiendo el material reemplazante lentamente en los

siguientes 30 segundos. Se detiene la mezcladora para cambiar a velocidad

2 (media) por otros 30 segundos más.

Al girar la paleta, ésta provoca que el mortero se adhiera a las paredes del

tazón, por esta razón se debe detener la mezcladora por 90 segundos,

64

inmediatamente en los 15 primeros segundos de este intervalo se empuja la

mezcla hacia abajo con la ayuda de un raspador y el resto de tiempo se cubre

el tazón con una franela húmeda. Luego, se inicia nuevamente el mezclado

a una velocidad 2 (media) por 60 segundos (ver fotografía 3.9).

Fotografía 3.9: Mezclado del mortero


Con lo establecido en la norma NTE INEN 2502, para la determinación del flujo se

procede de la siguiente manera:

Mantener limpia la mesa de flujo, luego ubicar el molde en el centro de la

misma.

Dentro del molde se coloca la primera capa de mortero de 2,5 cm de espesor

y se compacta 20 veces con el raspador de caucho. Una segunda capa de

mortero completa el llenado del molde y se compacta nuevamente.

Con la ayuda de una espátula metálica o raspador se corta y nivela el mortero

hasta obtener una superficie plana. Inmediatamente se levanta el molde y a

su vez dejando caer la mesa 25 veces en 15 segundos.

65

Luego se traza 4 líneas en el mortero siguiendo como guía las marcas de la

mesa de flujo y se mide el diámetro con una regla metálica a través de estos

radios (ver Fotografía 3.10).

Cuando el flujo de mortero con los materiales de reemplazo presente una

mezcla muy seca, se repite el proceso de la INEN 155, aumentando la

relación agua/cemento en 0,04 hasta que el mortero cumpla con una fluidez

de 110 ± 5 % (ver Fotografía 3.11).

Fotografía 3.10: Medición del diámetro del mortero


Fotografía 3.11: Mezcla seca de polialuminio


El flujo expresado en porcentaje se calcula mediante la siguiente expresión:

Ecuación 3.12: Flujo en porcentaje

Flujo % = A − B

B∗ 100% (3.12)

66

Donde:

A = Promedio de las 4 lecturas (mm)

B = Diámetro interior de la base original (mm)

3.5.7 Determinación de la resistencia a la compresión de cubos de morteros

La norma INEN 488 proporciona un medio para determinar la resistencia a la

compresión de morteros, usando cubos de 50 mm de arista. Los cubos son

realizados con las mezclas obtenidas en el ensayo de flujo, es decir, con los morteros

realizados con el chasqui, polialuminio (PEAL) y polietileno (PEBD)11.

El procedimiento para la realización del ensayo es el siguiente:

Se cubre las caras interiores del molde y placas con una capa de aceite

lubricante que actúe como agente desencofrante con la ayuda de una esponja

y se sellan las hendijas de las placas con plastilina para evitar que se pierda

la humedad de los morteros.

Se llena los moldes con el mortero en dos capas de 25 mm de espesor

(aproximadamente la mitad de la profundidad del molde) dentro de un

intervalo de tiempo no mayor de 2 minutos y 30 segundos después de

completar el primer mezclado.

Se apisona el mortero en cada compartimento cúbico 32 veces en un tiempo

de 10 segundos, en 4 rondas de 8 golpes cada una (ver Figura 3.3).

11 Los resultados del ensayo de determinación de la resistencia a la compresión de cubos de mortero

se pueden observar en el ANEXO F.

67

Una vez terminada la compactación de la primera capa, se llena los

compartimentos con el mortero restante y compactar como se ha

especificado para la primera capa.

Figura 3.3: Orden de apisonado al moldear los especímenes de ensayo


Al finalizar la compactación, la superficie de mortero en todos los cubos

debe sobresalir ligeramente sobre el borde de los moldes.

Retirar con una espátula el mortero que ha rebosado sobre el borde de los

moldes y alisar los cubos pasando el lado plano de la espátula, a través de

la superficie de cada cubo.

Fraguado e identificación de los cubos de mortero:

Aislar los moldes con el mortero durante 1 día en un espacio dentro del

cuarto para que los cubos puedan fraguar y permanecer seguros de cualquier

imprevisto (ver Fotografía 3.12).

Desencofrar los moldes cuando los cubos cumplan 24 horas de edad

utilizando las herramientas de desacople.

Separar los cubos de mortero de los moldes e identificarlos (ver Tabla 3.10).

Luego sumergirlos en una piscina de curado (ver Fotografía 3.13).

68

Tabla 3.10: Identificación de los cubos de mortero según el material

Descripción (Cubos realizados) Código de

identificación

Número de

especímenes Fotografía

Cubos con Polialuminio (PEAL) P 6

Cubos con Polietileno (PEBD) L 9

Cubos con Chasqui C 6


Fotografía 3.12: Moldes con mortero


Fotografía 3.13: Curado de los cubos de mortero


69

Compresión de los cubos de mortero:

Ensayar los cubos a las edades de 1, 3 y 7 días. Todas las muestras de ensayo

correspondientes a determinada edad deben ensayarse dentro de las

tolerancias permisibles de tiempo que se indica en la Tabla 3.11.

Tabla 3.11: Tolerancia admisible para la edad de ensayo de cubos

Edad de ensayo Tolerancia admisible

24 horas + ½ hora

3 días + 1 hora

7 días + 3 horas


Previamente se debe tomar las medidas de las 3 aristas de cada cubo (ver

Fotografía 3.14), después se coloca el espécimen en la máquina de

compresión en la parte central bajo el cabezal, con ayuda de algunas placas

para la distribución uniforme de la carga (ver Fotografía 3.15).

Se comprime los especímenes con una velocidad de ensayo de 1 000 N/s y

una sensibilidad pico de 50 kN. Se registra la carga máxima indicada en la

máquina de compresión.

Fotografía 3.14: Determinación de las dimensiones de los cubos


70

Fotografía 3.15: Montaje de pesas para el ensayo de compresión de cubos


La resistencia a la compresión de morteros en cubos se determina con la siguiente

expresión:

Ecuación 3.13: Resistencia a la compresión de los cubos de mortero

fm = P

A (3.13)

Dónde:

fm = Resistencia a la compresión (MPa).

P = Carga total máxima de falla (N).

A = Área de la sección transversal del cubo a la que se aplica la carga, en (mm2).

3.6 ENSAYOS CARACTERÍSTICOS DEL CEMENTO

El cemento utilizado es el Selva Alegre Plus tipo IP de UNACEM, que tiene

características especiales, las mismas que son óptimas para la fabricación de

hormigón de alta resistencia. La edad del cemento para todos sus ensayos

característicos debe ser menor a 60 días, caso contrario, los resultados no tendrán

aceptación ni validez.

71

3.6.1 Determinación de la densidad del cemento

La densidad del cemento es la relación entre la masa de una cantidad dada y su

volumen. La utilidad principal de la densidad está relacionada con el diseño de

mezclas de hormigón, debido a que el diseño se lo realiza por peso para un volumen

unitario de hormigón. Existen muchos métodos para determinar la densidad del

cemento, entre los cuales se encuentran los de Le Chatelier y Picnómetro12 (NTE

INEN 156, 2009).

El procedimiento para determinar la densidad del cemento es el siguiente:

Verter gasolina mediante el empleo de un embudo de vidrio hacia el frasco

Le Chatelier entre las lecturas 0 cm3 y 1cm3 de la parte baja del cuello.

Con una espátula metálica, colocar una cantidad de 64 gramos de cemento

en un embudo improvisado de papel periódico que conduzca hacia el frasco,

evitando que se adhiera en las paredes.

Sacar el aire con movimientos circulares, en posición inclinada, sosteniendo

la cabeza y la base del frasco Le Chatelier con mucho cuidado

Colocar el frasco sobre un recipiente con agua para que la temperatura

ambiente esté entre 22°C y 23°C para no correr el riesgo de que se llegue a

romper debido al aumento de la temperatura.

Se deja reposar al frasco por 2 minutos hasta que no se encuentre ninguna

partícula en suspensión y se toma la masa en la balanza.

12 Los resultados de la determinación de la densidad del cemento se pueden observar en el ANEXO

G.1.

72

Se procede a llenar de gasolina hasta la marca en la parte superior del frasco

Le Chatelier en la cual se pueda tener la lectura final del ensayo.

La densidad del cemento se determina con la siguiente expresión:

Ecuación 3.14: Densidad del cemento

ρ(g/cm3) = Masa del cemento (g)

Volumen desplazado (cm3) (3.14)

3.6.2 Determinación de la consistencia normal del cemento

Es la masa de agua requerida para obtener un grado de plasticidad, dividido para la

masa del cemento expresada en porcentaje13. El grado de plasticidad se encuentra

midiendo la resistencia que opone la pasta de cemento a la penetración de 10 mm

± 1 mm de la aguja de Vicat (ver Figura 3.4) (NTE INEN 157, 2009).

Figura 3.4: Equipo de Vicat


13 Los resultados de la determinación de la consistencia normal del cemento se pueden observar en

el ANEXO G.2.

73

El procedimiento para determinar la consistencia normal del cemento es el

siguiente:

Se pesa una cantidad de 650 gr de cemento Selva Alegre Plus, valor

establecido en la norma NTE INEN 157.

Determinar la cantidad de agua necesaria por medio de una balanza para

obtener una consistencia de 28%.

Colocar el agua en la mezcladora y verter el cemento para que se mezcle

por un tiempo de 30 segundos en velocidad baja (140 rpm + 5 rpm) y dejar

reposar por 30 segundos, en los 15 segundos primeros bajar el material de

las paredes de la mezcladora con el raspador. Volver a mezclar a velocidad

media (285 rpm + 10 rpm) por un tiempo de 60 segundos.

Con las manos enguantadas retirar toda la muestra formando una pasta en

forma de pelota, lanzando de una mano hacia la otra por 30 segundos con

movimientos ligeros.

Colocar la pasta por la parte inferior del anillo y retirar el exceso de ésta por

un período máximo de 30 segundos.

Centrar la pasta del anillo y penetrar con la aguja de vicat de diámetro 10

mm, una profundidad de 10 + 1 mm para verificar su consistencia, este

proceso se lo debe realizar lo más rápido posible.

La consistencia normal del cemento se determina por medio de la siguiente

expresión:

74

Ecuación 3.15: Consistencia normal del cemento

C(%) =Ma

Mc . 100 (3.15)

Dónde:

C = Consistencia normal (%)

Ma = Masa del agua (g)

Mc = Masa del cemento (g)

3.6.3 Tiempo de fraguado del cemento

El ensayo consiste en determinar el tiempo que pasa desde el momento que se añade

el agua al cemento, hasta que la pasta esté semidura y parcialmente hidratada

(tiempo de fraguado inicial) por medio de la aguja de Vicat. Posteriormente la pasta

sigue endureciéndose hasta que deja de ser deformable con cargas relativamente

pequeñas, se vuelve rígida y llega al mínimo de temperatura. El tiempo trascurrido

desde que se agrega el agua hasta que llega al estado descrito anteriormente se

denomina tiempo de fraguado final, e indica que el cemento se encuentra aún más

hidratado y la pasta ya esta dura14 (Flores, 2014).

La pasta de cemento utilizada para la determinación el tiempo de fraguado es

obtenida realizando el procedimiento descrito en el ensayo de consistencia normal

(NTE INEN 158, 2009).

El procedimiento para determinar el tiempo de fraguado del cemento es el siguiente:

Cubrir la pasta obtenida del ensayo de consistencia normal con una franela

húmeda por un tiempo de 2 horas.

14 Los resultados de la determinación del tiempo de fraguado del cemento se pueden observar en el

ANEXO G.3.

75

Determinar la hora en la que la aguja penetre 25 mm en la pasta y registrar

el valor de fraguado inicial (ver Fotografía 3.16).

Determinar la hora cuando la aguja penetre 0 mm en la pasta para determinar

su fraguado final.

Fotografía 3.16: Lectura inicial de la Aguja de Vicat sobre la pasta de cemento

Fuente: (Bernal & Palacio, 2017)

3.7 RESUMEN DE ENSAYOS CARACTERÍSTICOS

En la Tabla 3.12 se muestra el resumen de los resultados de ensayos característicos

de los agregados, materiales reciclados (PEAL y PEBD) y el cemento, teniendo en

cuenta los parámetros o propiedades de cada ensayo.

76

Tabla 3.12: Resumen de ensayos realizados a los materiales

Ensayos Característicos Parámetro Cemento

Tipo IP

Agregado fino

(Polvo azul)

Agregado grueso

(Chasqui)

Polietileno/

Aluminio (PEAL)

Polietileno de baja

densidad (PEBD

Colorimetría No. Escala Gardner - 5 14 - -

Granulometría Módulo de finura - 2,62 4,56 4,53 4,80

Tamaño nominal Máx. - No. 8 No. 4 No. 4 No. 4

Densidad real y Capacidad de

absorción

Peso esp. seco (g/cm3) - 2,45 1,30 0,84 -

Peso esp. SSS (g/cm3) - 2,53 1,68 1,02 0,98

Cap. de absorción (%) - 3,37 36,53 21,74 -

Densidad aparente Suelta y

Compacta

Densidad Suelta (g/cm3) - - 0,66 0,47 0,31

Porcentaje de vacíos Suelta (%) - - 48,8 44,2 68,8

Densidad Compacta (g/cm3) - - 0,71 0,52 0,34

Porcentaje de vacíos Comp. (%) - - 45,2 38,3 65,4

Determinación del flujo en

morteros

Flujo en morteros (%) - - 119,3 118,5 121,5

Relación agua/cemento - - 0,70 0,90 0,80

Resistencia a la compresión en

cubos de mortero

Esfuerzo promedio

a la compresión

(Mpa)

1 día - - 5,75 0,26 0,52

3 días - - 12,82 0,33 1,65

7 días - - 18,38 0,47 2,23

Densidad del cemento Densidad (g/cm3) 2,94 - - - -

Consistencia normal del cemento Consistencia (%) 28 - - - -

Tiempo de fraguado del cemento Fraguado inicial (min.) 148 - - - -

Fraguado final (min.) 230 - - - -


77

3.8 DOSIFICACIÓN DE LAS MEZCLAS

3.8.1 Dosificación de la mezcla patrón

La mezcla patrón utilizada como punto de partida para el diseño de los bloques

alivianados, es proporcionada por la bloquera “Serviblock”, de la cual se parte para

la sustitución parcial del agregado fino y grueso por los materiales reciclados

(PEAL y PEBD). La dosificación se la hace para 2 sacos de cemento de 50

kilogramos.

Las cantidades de material son determinadas y manejadas en obra al volumen,

utilizando como instrumentos de medida a la carretilla y el balde (D = 28,8 cm; h =

35,7 cm). Los volúmenes medidos en obra y la dosificación de la mezcla patrón se

detallan en las Tablas 3.13 y 3.14.

Tabla 3.13: Volúmenes medidos y utilizados en obra

Volúmenes en obra

Carretillas Baldes dm3

Carretilla 1,0 2,5 58,1

Balde 0,4 1,0 23,3


Tabla 3.14: Dosificación de la mezcla patrón

DOSIFICACIÓN DEL BLOQUE CONVENCIONAL

Carretillas Baldes Volumen Peso

(U) (U) (dm3) % Dosif. (kg) % Dosif.

Polvo azul 5 12,5 290,71 32,4% 8,55 735,48 42,7% 7,35

Chasqui 8 20,0 465,13 51,9% 13,67 781,42 45,3% 7,81

Cemento 34,01 3,8% 1,00 100,00 5,8% 1,00

Agua 106,70 11,9% 3,14 106,70 6,2% 1,07

𝚺 = 896,55 100,0% 1675,04 100,0%

Fuente: Autores (Palacio & Bernal, 2017)

78

3.8.2 Dosificación de la mezcla con reemplazo de PEAL y PEBD

En la elaboración de los bloques de investigación, se toma como punto de partida

la dosificación del bloque convencional de la Tabla 3.14, reemplazando al volumen

2 carretillas de chasqui para todas las mezclas y en el caso del polvo azul, el

reemplazo es progresivo: 2, 3 y 4 carretillas (ver Tabla 3.15). Los porcentajes de

PEAL y PEBD obtenidos con respecto a toda la mezcla son: 27%, 34% y 41%. Los

bloques elaborados con PEAL y PEBD conservan la misma cantidad de cemento

del bloque convencional, mientras que el agua depende de la capacidad de

absorción y humedad de los materiales. Las Tablas 3.16, 3.17, 3.18 y 3.19

determinan la dosificación al volumen y su conversión al peso de cada material

reciclado.

Tabla 3.15: Dosificación de los bloques ecológicos

Componentes

del bloque

Unidad de

medida

TIPO DE BLOQUES

Convencional Primer

reemplazo

Segundo

reemplazo

Tercer

reemplazo

Polvo azul Carretilla 5 3 2 1

Chasqui Carretilla 8 6 6 6

PEAL / PEBD Carretilla 4 5 6

Cemento Saco (50 kg) 2 2 2 2

Agua Balde 4,5 2,5 2,5 2,5


Tabla 3.16: Dosificación al volumen del bloque con Polialuminio (PEAL)

Reemplazo A

(27% al volumen)

Reemplazo B

(34% al volumen)

Reemplazo C

(41% al volumen)

(dm3) % Dosif. (dm3) % Dosif. (dm3) % Dosif.

Polvo azul 174,42 21 % 5,13 116,28 14 % 3,42 58,14 7 % 1,71

Chasqui 348,85 41 % 10,26 348,85 41 % 10,26 348,85 41 % 10,26

PEAL 232,56 27 % 6,84 290,71 34 % 8,55 348,85 41 % 10,26

Cemento 34,01 4 % 1,00 34,01 4 % 1,00 34,01 4 % 1,00

Agua 58,14 7 % 1,71 58,14 7 % 1,71 58,14 7 % 1,71

𝚺 847,99 100 % 847,99 100 % 847,99 100,0%


79

Tabla 3.17: Dosificación al peso del bloque con Polialuminio (PEAL)

Reemplazo A

(27% al volumen)

Reemplazo B

(34% al volumen)

Reemplazo C

(41% al volumen)

(kg) % Dosif. (kg) % Dosif. (kg) % Dosif.

Polvo azul 441,29 31 % 4,41 294,19 22 % 2,94 147,10 12 % 1,47

Chasqui 586,06 41 % 5,86 586,06 44 % 5,86 586,06 47 % 5,86

PEAL 237,22 17 % 2,37 296,52 22 % 2,97 355,82 29 % 3,56

Cemento 100,00 7 % 1,00 100,00 8 % 1,00 100,00 8 % 1,00

Agua 58,14 4 % 0,58 58,14 4 % 0,58 58,14 4 % 0,58

𝚺 1422,71 100 % 1334,92 100 % 1247,12 100 %


Tabla 3.18: Dosificación al volumen del bloque con Polietileno (PEBD)

Reemplazo R

(27% al volumen)

Reemplazo S

(34% al volumen)

Reemplazo T

(41% al volumen)

(dm3) % Dosif. (dm3) % Dosif. (dm3) % Dosif.

Polvo azul 174,42 21 % 5,13 116,28 14 % 3,42 58,14 7 % 1,71

Chasqui 348,85 41 % 10,26 348,85 41 % 10,26 348,85 41 % 10,26

PEBD 232,56 27 % 6,84 290,71 34 % 8,55 348,85 41 % 10,26

Cemento 34,01 4 % 1,00 34,01 4 % 1,00 34,01 4 % 1,00

Agua 58,14 7 % 1,71 58,14 7 % 1,71 58,14 7 % 1,71

𝚺 847,99 100 % 847,99 100 % 847,99 100 %


Tabla 3.19: Dosificación al peso del bloque con Polietileno (PEBD)

Reemplazo R

(27% al volumen)

Reemplazo S

(34% al volumen)

Reemplazo T

(41% al volumen)

(kg) % Dosif. (kg) % Dosif. (kg) % Dosif.

Polvo azul 441,29 31 % 4,41 294,19 22 % 2,94 147,10 12 % 1,47

Chasqui 586,06 42 % 5,86 586,06 44 % 5,86 586,06 48 % 5,86

PEBD 227,91 16 % 2,28 284,89 22 % 2,85 341,87 28 % 3,42

Cemento 100,00 7 % 1,00 100,00 8 % 1,00 100,00 8 % 1,00

Agua 58,14 4 % 0,58 58,14 4 % 0,58 58,14 4 % 0,58

𝚺 1413,41 100 % 1323,29 100 % 1233,17 100 %


80

3.9 ELABORACIÓN DE LOS BLOQUES DE INVESTIGACIÓN

La producción de los bloques se realiza en varias etapas detalladas a continuación:

3.9.1 Almacenamiento de la materia prima

El polvo azul y chasqui son almacenados en silos separados a cielo abierto que se

conectan hacia bandas transportadoras para los procesos posteriores (ver Fotografía

3.17). El espacio está diseñado para que las volquetas provenientes de las minas

accedan a la parte superior del silo y depositen los áridos. Por otro lado, los sacos

de cemento son colocados en un espacio cubierto para evitar la humedad de los

mismos y apilados uno sobre otro sobre bases de madera de tal manera las cuales

faciliten su traslado hacia la mezcladora con el uso de un montacargas. Los sacos

de polialuminio y polietileno son almacenados de igual manera en un lugar libre de

humedad y cubiertos, teniendo en cuenta que el material debe ser identificado uno

del otro.

Fotografía 3.17: Parte superior del silo del chasqui


3.9.2 Transporte de las materias primas

Las bandas transportadoras mecanizadas y accionadas por medio de 2 motores de

diferente velocidad, trasladan los áridos desde las tolvas de almacenamiento hacia

la mezcladora. La banda de polvo azul cuenta con una longitud aproximada de 6

81

metros y ancho de 0,6 metros; ésta transporta el material con velocidad baja, es

decir, en 7 segundos la banda transporta 1 carretilla de material. Para su dosificación

establecida, se ha programado en un tablero automatizado el tiempo de 35 segundos

que corresponde a 5 carretillas de polvo azul para la dosificación patrón. En el caso

de las mezclas con los componentes reciclados con reemplazos del 27%, 34% y

41% respecto a su volumen, la banda de polvo azul es programada en 21, 14 y 7

segundos respectivamente (ver Fotografía 3.18).

La banda de chasqui tiene una longitud 5,81 m aproximadamente y un ancho de

0,44 metros. Esta banda es de velocidad rápida y transporta 1 carretilla de chasqui

en 3 segundos, por lo que el tiempo programado para la dosificación patrón es de

24 segundos que corresponde a 8 carretillas de material. Para todas las mezclas de

los dos componentes reciclados, el tiempo de programación de la banda es de 18

segundos.

Un operador traslada el cemento por medio de un montacarga desde el lugar de

almacenamiento hasta la cámara de mezcla. Los sacos de polialuminio y polietileno

son transportados manualmente y medidos antes del mezclado en baldes calibrados.

Fotografía 3.18: Bandas transportadoras de los agregados y tablero de programación


82

3.9.3 Mezclado de materias primas en la cámara mezcladora

3.9.3.1 Características de la cámara de mezclado

La cámara de mezclado (ver Fotografía 3.19) tiene forma parabólica y convexa, con

una profundidad de 1,48 metros aproximadamente, y una capacidad de 3,75 m3, la

cual consta de dos ejes paralelos. Cada eje se compone de 11 aspas distribuidas en

forma de espiral (ver Fotografía 3.20), que son activadas con un sistema

automatizado del tablero de control. El primer eje gira en dirección horaria y el

segundo en dirección anti horaria. La boca de la cámara tiene varios

compartimientos rectangulares de dimensiones 52 cm de largo y 40 cm de ancho

cubiertas por rejillas lisas.

Fotografía 3.19: Vista frontal y lateral de la camara de mezclado


Fotografía 3.20: Ejes de la mezcladora con sus aspas


83

3.9.3.2 Colocación y vertido de los componentes

Una vez programado el tiempo de transporte para cada banda según el agregado, se

acciona las perillas del tablero de programación para que los agregados se mezclen

por 1 minuto y se homogenicen en seco. Tanto las cantidades de PEAL como de

PEBD son dosificadas en baldes calibrados dependiendo de las mezclas propuestas.

Luego se vierte manualmente el material de reemplazo de acuerdo a su dosificación

y se mezcla por 1 minuto más. Finalmente se agregan 2 sacos de cemento, vertiendo

uno a uno y se homogeniza la mezcla por un tiempo de 2 minutos (ver Fotografía

3.21).

Fotografía 3.21: Vertido del polietileno y cemento en la cámara de mezclado


El agua se agrega por un sistema de riego a gravedad, instalado desde un reservorio

rectangular (ver Fotografía 3.22) que se llena mediante una línea de conducción de

agua potable la cual se cierra automáticamente. El sistema distribuye el líquido

uniformemente por toda la mezcla al abrir la llave de paso del reservorio. En el caso

de los bloques ecológicos, el agua es medida en baldes calibrados para mayor

exactitud y observando su consistencia dentro de la cámara de mezclado.

84

La cantidad de agua depende principalmente de la humedad de los áridos la cual

está en función del clima, por lo que se dificulta determinar con precisión la

cantidad de líquido necesario para la mezcla. Un método empírico para saber la

cantidad ideal de agua es observar las aspas de los ejes, verificando que la mezcla

húmeda le dé una coloración grisácea; de esta manera sabemos que su consistencia

es la adecuada. Si el agua no es suficiente, se procede a abrir la llave de paso en dos

ciclos cortos y seguidamente se deja mezclar por un tiempo estimado de 2 minutos.

Fotografía 3.22: Depósito o reservorio de agua que conecta hacia la cámara de mezclado


3.9.4 Colocación de los palets metálicos

Un operador de maquinaria traslada las estanterías con los palets (bandejas)

metálicos hacia la vibro-compactadora para que un obrero los vaya colocando y

apilando en una banda de la parte posterior de la máquina (ver Fotografía 3.23). Los

palets tienen dimensiones (66 x 47) cm, y cada uno abarca 4 bloques de un ancho

de 15 cm.

85

Fotografía 3.23: Traslado y colocación de palets sobre la banda posterior de la maquina

vibrocompactadora


3.9.5 Vibrado y compactado de la mezcla

Después de abrirse las compuertas de la cámara (mezcladora), la mezcla cae por

acción de la gravedad hacia una tolva que alimenta a la vibro-compactadora

automatizada de marca BESSER DYNAPAC MODEL MK.2.02. La máquina llena

los moldes con una cantidad de mezcla para ser vibrada en el aire por medio de 2

motores durante 3 segundos; seguidamente los moldes bajan y la depositan en los

palets para realizar el compactado durante 2 segundos (ver Fotografía 3.24).

Fotografía 3.24: Mecanismo de vibración y compactación de la mezcla


86

3.9.5.1 Características de la máquina vibro-compactadora

La máquina en su sistema de control incluye un tablero eléctrico (ver Fotografía

3.25) y una pantalla digital, las cuales se encargan de monitorear el desempeño de

las funciones de la maquina con sistemas automatizados por botones accionadores.

Cuenta con un PLC que es el cerebro del motor eléctrico, secuenciadores de

vibradores los cuales aumentan o disminuyen las velocidades.

Fotografía 3.25: Tablero del sistema de control de la máquina


3.9.6 Extracción de los bloques

Los pallets extraen el producto final en grupos de 4 bloques por medio de correas o

tornillos sin fin, pasando por una escobilla que remueve cualquier rebaba que se

encuentre en la parte superior de los prefabricados. Los bloques que conservan su

forma son inspeccionados verificando que no existan grietas, luego un operador

traslada los pallets de hierro mediante un montacarga hidráulico (ver Fotografía

3.26) (Muñoz, 2016).

En algunas ocasiones las correas que trasladas el producto final se mueven a

diferente velocidad debido a un error de limpieza o mantenimiento, lo cual hacen

87

que los pallets con los bloques terminen chocando y la mezcla pierda su forma. Ésta

debe ser retirada hacia el suelo y puesta manualmente en los moldes de la máquina.

Fotografía 3.26: Extracción y traslado de los bloques hacia los portapalets


3.9.7 Fraguado

Los bloques en el portapalets son trasladados con un montacarga hacia un espacio

cubierto para protegerlos del Sol y la lluvia durante 1 día, a fin de evitar el cambio

de las características de los prefabricados (ver Fotografía 3.27).

Fotografía 3.27: Extracción y traslado de los bloques hacia los portapalets


3.9.8 Transporte, curado y almacenamiento

Los bloques son transportados cuidadosamente desde la bloquera hacia el

Laboratorio de Ensayo de Materiales de la Universidad Central del Ecuador y

almacenados en la cámara de curado durante el tiempo en que se los vaya a ensayar

88

conservando la humedad de los mismos, normalmente las bloqueras curan los

bloques mojándolos con agua en un lugar cubierto y protegidos, para evitar la

exposición solar y del viento por 14 días, además el traslado o entrega de los bloques

a los compradores es entregado a los 21 días como mínimo y máximo a los 28 días.

(ver Fotografía 3.28).

Fotografía 3.28: Curado y almacenado de los bloques de investigación


89

CAPITULO IV:

4. REQUISITOS, ANÁLISIS Y COMPARACIÓN DE RESULTADOS

En el presente capítulo se describen los términos y resultados de los ensayos a los

que fueron sometidos los bloques con materiales reciclados para el respectivo

análisis, interpretación y comparación de las propiedades físicas y mecánicas entre

bloques convencionales, bloques en estudio y bloques de anteriores investigaciones.

Los ensayos son realizados en el Laboratorio de Ensayo de Materiales de la

Universidad Central del Ecuador dando cumplimiento a lo establecido en la norma

INEN 3066 en lo que refiere a requisitos y métodos de ensayo, siguiendo

especificaciones técnicas de dicha norma para así obtener un producto de calidad.

4.1 IDENTIFICACIÓN DE LOS BLOQUES CONVENCIONALES Y

ECOLÓGICOS

4.1.1 Identificación de los bloques en obra

Los bloques son identificados de acuerdo al tipo de mezcla y material de reemplazo.

Se usa un spray de color dorado para marcar en la cara frontal de éstos y de esta

manera, evitar ser confundidos en el transporte tal como se indica en la Tabla 4.1.

Tabla 4.1: Identificación de los especímenes en obra

Código de

reemplazo

% de reemplazo

al volumen

Tipo de

marca en la

cara frontal

Imagen

W 0% (Convencional

de Serviblock)) Ninguna

A 27% de PEAL 1 punto

B 34% de PEAL 2 puntos

90

C 41% de PEAL 3 puntos

R 27% de PEBD 4 puntos

S 34% de PEBD Línea

Diagonal

T 41% de PEBD Línea

horizontal


4.1.2 Identificación de los bloques en el laboratorio

Los bloques son identificados en el laboratorio de acuerdo al tipo de ensayo al que

van a ser sometidos y prevaleciendo el código de reemplazo indicado en la Tabla

4.1. Se debe marcar en la cara lateral del bloque su código de identificación, del

mismo modo se señala en la cara posterior una flecha vertical indicando la

ubicación de la cara hueca (ver fotografía 4.1).

Fotografía 4.1: Identificación de los especímenes en el laboratorio


91

4.2 PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DE LOS BLOQUES

Es necesario determinar las propiedades físicas y mecánicas (ver Tabla 4.2) de los

bloques en estudio para encontrar e interpretar las ventajas y desventajas que

pueden tener éstos en comparación al bloque convencional. Además de cumplir los

requisitos mínimos de acuerdo a la norma NTE INEN 3066

Tabla 4.2: Propiedades de los bloques

Físicas Mecánicas

Aspectos visuales. Resistencia a la compresión.

Dimensiones. Resistencia al impacto.

Masa.

Densidad.

Porcentaje de sólido.

Absorción de agua.


4.2.1 Dimensiones

4.2.1.1 Dimensiones nominales

Según la INEN 3066, en cada unidad se debe medir con una cinta métrica (ver

Fotografía 4.2) y registrar con la aproximación requerida para el informe:

El ancho (a) en el centro del largo del bloque, en la superficie de carga

superior y en la superficie de carga inferior.

La altura (h) en el centro del largo del bloque, en cada una de las dos paredes

Largo (l) en el centro de la altura de cada una de las paredes.

92

Fotografía 4.2: Medición de dimensiones planas (largo, ancho y altura)


4.2.1.2 Espesores en tabiques y paredes de cada bloque

Según INEN 3066 para las mediciones se usa un calibrador, micrómetro o regla,

manteniendo una exactitud de las divisiones, las mismas que no deben ser mayores

a 1 mm (ver Fotografía 4.3). Posteriormente se mide el espesor de pared (Ep) y el

espesor del tabique (Et) en el punto más delgado de cada elemento, 12 mm por

debajo de la superficie superior de la unidad tal como se la fábrica y se tabula con

la aproximación requerida los datos obtenidos.

Fotografía 4.3: Medición de tabiques (1, 2, 3 y 4) y paredes (1 y 2)


93

4.2.1.3 Tabulación de resultados:

Los resultados de promedio, máximo y mínimo de las dimensiones de los bloques

convencionales y en estudio sometidos al ensayo de Resistencia a la Compresión,

se presentan en las Tablas 4.3 – 4.9.

Tabla 4.3: Dimensiones de los bloque convencionales

Código

Largo Ancho Altura Tab.

1

Tab.

2

Tab.

3

Tab.

4

Prom.

Tab.

Par.

1

Par.

2

Prom.

Par. Prom. Prom. Prom.

(mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm)

1 - 5 W 398 150 199 23 22 22 23 23 23 23 23

2 - 5 W 397 151 200 22 21 22 23 22 25 25 25

3 - 5 W 397 151 199 22 22 22 23 22 23 25 24

4 - 5 W 398 150 199 23 22 22 23 23 23 23 23

5 - 5 W 397 151 200 22 21 22 23 22 25 25 25

6 - 5 W 397 151 199 22 22 22 23 22 23 25 24

7 - 5 W 400 151 199 23 22 22 23 23 23 23 23

8 - 5 W 399 151 200 22 21 22 23 22 25 25 25

9 - 5 W 401 151 199 22 22 22 23 22 23 25 24

10 - 5 W 400 151 199 23 22 22 23 23 23 23 23

11 - 5 W 399 151 200 22 21 22 23 22 25 25 25

12 - 5 W 401 151 199 22 22 22 23 22 23 25 24

Análisis de resultados

Min. 397 150 199 22 23

Máx. 401 151 200 23 25

Prom. 399 151 199 22 24


Tabla 4.4: Dimensiones de los bloques con reemplazo de 27% de PEAL

Código


1

Tab.

2

Tab.

3

Tab.

4

Prom.

Tab.

Par.

1

Par.

2

Prom.



1 - 5 A 400 151 202 24 22 21 23 23 24 25 25

2 - 5 A 400 150 201 23 21 22 24 23 25 24 25

3 - 5 A 401 151 201 23 21 22 23 22 25 25 25

4 - 5 A 400 151 199 22 22 21 23 22 25 25 25

5 - 5 A 399 151 200 23 22 22 22 22 25 25 25

6 - 5 A 399 151 200 22 21 22 22 22 25 25 25

7 - 5 A 399 151 200 23 22 22 23 23 24 25 25

8 - 5 A 400 150 200 23 22 22 23 23 24 25 25

9 - 5 A 400 150 201 23 22 22 24 23 24 24 24

10 - 5 A 399 151 202 23 22 22 22 22 25 25 25

11 - 5 A 401 150 203 23 22 23 23 23 24 24 24

12 - 5 A 400 152 202 23 22 22 24 23 25 24 25


Min. 399 150 199 22 24

Máx. 401 152 203 23 25

Prom. 400 151 201 22 25


94


Código


1

Tab.

2

Tab.

3

Tab.

4

Prom.

Tab.

Par.

1

Par.

2

Prom.



1 - 5 B 401 152 204 24 22 22 24 23 24 25 25

2 - 5 B 401 152 204 24 22 23 25 24 24 25 25

3 - 5 B 400 152 202 24 22 22 25 23 25 25 25

4 - 5 B 400 151 200 23 22 23 24 23 24 25 25

5 - 5 B 404 151 203 24 23 21 25 23 24 25 25

6 - 5 B 402 151 204 23 22 22 24 23 24 24 24

7 - 5 B 401 151 204 23 22 22 24 23 25 24 25

8 - 5 B 402 152 205 23 22 22 25 23 24 25 25

9 - 5 B 401 152 204 24 22 21 24 23 24 25 25

10 - 5 B 401 151 204 24 22 22 23 23 25 25 25

11 - 5 B 401 151 205 25 22 22 24 23 24 25 25

12 - 5 B 401 151 204 23 22 22 23 23 25 26 26


Min. 400 151 200 23 24

Máx. 404 152 205 24 26

Prom. 401 151 204 23 25



Código


1

Tab.

2

Tab.

3

Tab.

4

Prom.

Tab.

Par.

1

Par.

2

Prom.



1 - 5 C 403 151 204 24 22 22 24 23 25 25 25

2 - 5 C 404 152 204 22 22 21 24 22 25 25 25

3 - 5 C 403 152 205 25 22 21 23 23 25 24 25

4 - 5 C 403 152 206 23 23 22 24 23 24 25 25

5 - 5 C 403 151 204 25 21 22 24 23 24 25 25

6 - 5 C 404 152 205 24 22 22 22 23 25 25 25

7 - 5 C 404 151 205 24 22 22 25 23 24 25 25

8 - 5 C 404 151 205 24 22 22 24 23 24 24 24

9 - 5 C 404 151 204 24 23 22 24 23 24 25 25

10 - 5 C 403 152 205 24 22 22 25 23 25 25 25

11 - 5 C 403 152 205 22 21 22 25 23 25 25 25

12 - 5 C 404 152 206 23 23 23 25 24 24 25 25


Min. 403 151 204 22 24

Máx. 404 152 206 24 25

Prom. 404 152 205 23 25


95

Tabla 4.7: Dimensiones de los bloques con reemplazo de 27% Polietileno (PEBD)


1

Tab.

2

Tab.

3

Tab.

4

Prom.

Tab.

Par.

1

Par.

2

Prom.



1 - 5 R 400 151 202 23 22 22 24 23 24 24 24

2 - 5 R 400 151 202 22 22 21 24 22 25 25 25

3 - 5 R 400 153 203 23 22 23 23 23 24 25 25

4 - 5 R 401 152 204 25 22 22 23 23 24 25 25

5 - 5 R 402 152 203 23 22 22 25 23 25 24 25

6 - 5 R 402 151 203 24 22 22 24 23 24 24 24

7 - 5 R 401 152 202 23 22 22 24 23 24 24 24

8 - 5 R 402 151 203 22 22 21 24 22 25 25 25

9 - 5 R 401 151 204 23 22 23 23 23 24 25 25

10 - 5 R 400 151 203 25 22 22 23 23 24 25 25

11 - 5 R 402 151 203 23 22 22 25 23 25 24 25

12 - 5 R 400 151 203 24 22 22 24 23 24 24 24


Min. 400 151 202 22 24

Máx. 402 153 204 23 25

Prom. 401 151 203 23 24




1

Tab.

2

Tab.

3

Tab.

4

Prom.

Tab.

Par.

1

Par.

2

Prom.



1 - 5 S 400 152 202 23 22 23 23 23 25 25 25

2 - 5 S 401 151 202 23 22 22 23 23 24 25 25

3 - 5 S 400 151 202 23 22 22 23 23 25 24 25

4 - 5 S 400 152 203 23 22 21 24 23 24 25 25

5 - 5 S 401 151 201 23 22 21 25 23 24 24 24

6 - 5 S 401 152 203 23 22 21 24 23 24 24 24

7 - 5 S 400 152 203 23 22 21 24 23 24 25 25

8 - 5 S 401 151 201 23 22 21 25 23 24 24 24

9 - 5 S 401 152 203 23 22 21 24 23 24 24 24

10 - 5 S 399 152 202 24 22 22 22 23 24 25 25

11 - 5 S 401 152 203 24 22 22 24 23 24 25 25

12 - 5 S 400 151 203 24 23 22 24 23 24 25 25


Min. 399 151 201 23 24

Máx. 401 152 203 23 25

Prom. 400 152 202 23 24


96


Código


1

Tab.

2

Tab.

3

Tab.

4

Prom.

Tab.

Par.

1

Par.

2

Prom.



1 - 5 T 400 151 202 22 22 22 23 22 24 25 25

2 - 5 T 401 150 203 23 21 22 22 22 24 25 25

3 - 5 T 401 151 204 23 22 22 24 23 25 25 25

4 - 5 T 401 151 203 23 22 22 24 23 24 24 24

5 - 5 T 401 152 202 23 22 22 25 23 25 24 25

6 - 5 T 401 151 204 24 22 21 24 23 24 25 25

7 - 5 T 401 151 203 23 22 22 24 23 24 24 24

8 - 5 T 401 152 202 23 22 22 25 23 25 24 25

9 - 5 T 401 151 204 24 22 21 24 23 24 25 25

10 - 5 T 401 151 203 23 22 22 23 23 24 25 25

11 - 5 T 402 151 202 24 21 22 23 23 24 25 25

12 - 5 T 401 151 204 24 21 22 23 23 24 24 24


Min. 400 150 202 22 24

Máx. 402 152 204 23 25

Prom. 401 151 203 23 24


4.2.1.4 Análisis de resultados:

El resumen del promedio de las dimensiones de los bloques y las desviaciones

estándar con respecto al bloque convencional se muestra en las Tablas 4.10 y 4.11

respectivamente. Las Gráficas 4.1 y 4.2 comparan las desviaciones estándar de las

dimensiones de bloques con PEAL y PEBD respectivamente.

Tabla 4.10: Resumen promedio de las dimensiones por tipo de bloque

Bloque tipo Largo Ancho Altura Tabique Pared

Prom. Prom. Prom. Prom. Prom.

Serviblock 399 151 199 22 24

27% PEAL 400 151 201 22 25

34% PEAL 401 151 204 23 25

41% PEAL 404 152 205 23 25

27% PEBD 401 151 203 23 24

34% PEBD 400 152 202 23 24

41% PEBD 401 151 203 23 24


97

Tabla 4.11: Desviaciones estándar por tipo de bloque con respecto al bloque

convencional

Bloque tipo Largo Ancho Altura Tabique Pared

Prom. Prom. Prom. Prom. Prom.

27% PEAL 0,82 0,06 1,12 0,10 0,44

34% PEAL 1,83 0,41 3,01 0,52 0,44

41% PEAL 3,42 0,53 3,89 0,49 0,47

27% PEBD 1,59 0,41 2,53 0,38 0,29

34% PEBD 1,24 0,53 2,12 0,29 0,27

41% PEBD 1,65 0,18 3,18 0,27 0,29



Bloque con PEAL



Bloque con PEBD


0,82

0,06

1,12

0,10,44

1,83

0,41

3,01

0,52 0,44

3,42

0,53

3,89

0,49 0,47

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

Largo Ancho Altura Tabique Pared

Des

via

ció

n e

stá

nd

ar

Dimensiones Nominales y Espesores del Bloque

27% PEAL

34% PEAL

41% PEAL

1,59

0,41

2,53

0,38

0,29

1,24

0,53

2,12

0,29

0,27

1,65

0,18

2,59

0,270,29

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

Largo Ancho Altura Tabique Pared

Des

via

ció

n e

stá

nd

ar

Dimensiones Nominales y Espesores del Bloque

27% PEBD

34% PEBD

41% PEBD

98

Observación:

Las desviaciones estándar de cada dimensión de los bloques según los reemplazos

de PEAL con respecto al bloque convencional, indica que existe un incremento

significativo en las dimensiones nominales, mientras que la expansión de los

tabiques y paredes es mínima debido a su corta longitud. Esta expansión se debe a

la reacción entre el PEAL y el cemento apreciada en el ensayo de cubos de mortero.

En el caso de los bloques con reemplazo de PEBD existe un leve incremento en su

largo, mientras que se observa un aumento significativo de su altura.

4.2.2 Aspectos visuales

La diferencia del aspecto visual de los bloques con PEAL y PEBD con respecto a

los convencionales es muy notoria. Debido a que los materiales de reemplazo

tienden a una granulometría gruesa por su forma irregular y estirada, la superficie

superior hueca presenta rebabas (ver Fotografía 4.4); además el material fino

disminuye, por lo tanto se diferencia una mayor rugosidad y poros en las caras de

los bloques. En lo que corresponde a su color se puede observar que los

convencionales tienen un color suave, casi gris claro, en cambio los bloques con

PEAL son de color más opaco casi gris oscuro. El bloque que contiene PEBD

presenta variaciones casi mínimas en su coloración, es decir, menos opaco que el

bloque con PEAL.

99

Fotografía 4.4: Comparación de la Desviación


4.2.3 Ensayo de absorción de agua

El ensayo consiste en la determinación de la capacidad que tienen los bloques para

retener agua en sus poros, por medio de la medición de varias masas. Para el ensayo

de absorción se requiere, por lote, 3 bloques para una edad de 7 días y 3 bloques

para los 28 días. Éstos deben ser unidades enteras y sin defectos (NTE INEN 3066,

2016).

El procedimiento para determinar la capacidad de absorción de los bloques es el

siguiente:

Una vez tomada la cantidad de bloques requerida se procede a pesarlos tal

como llegaron al laboratorio.

Se sumergen en una tina de agua a temperatura ambiente de 15 a 30ºC

durante un periodo de 24 horas.

Se extrae cada bloque de la tina y se los coloca sobre una malla metálica

estirada y apoyada sobre 4 soportes para que puedan escurrir el agua por un

lapso de 1 minuto, se deja al bloque en estado SSS con la ayuda de una

franela húmeda (ver Fotografía 4.5).

100

Se toma su masa saturada superficial.

De inmediato se procede a armar el sistema o equipo de sumersión en agua

el cual consta de: una tina llena de agua, una balanza de precisión ya sea

esta manual o digital, un soporte de base metálico (parrilla) que pueda

abarcar al bloque.

La parrilla de soporte debe estar completamente estática colgando de la

balanza calibrada y sumergida en el agua sin ningún contacto alguno con las

paredes de la tina.

El bloque en estado SSS es sumergido sobre la parrilla y se toma la masa

sumergida aparente (ver Fotografía 4.6).

Todo el proceso de medición se lleva a cabo dentro de un tiempo no mayor

a 5 minutos por unidad de bloque.

Para tomar la masa seca, se coloca a los bloques en el horno durante 24

horas (ver Fotografía 4.7) y se tabulan todas las masas obtenidas.

Fotografía 4.5: Proceso de escurrimiento para determinar el estado SSS.


101

Fotografía 4.6: Determinación de la masa saturada y sumergida de cada bloque.


Fotografía 4.7: Colocación de los bloques en el horno eléctrico a 110 °C.


El cálculo de la capacidad de absorción, densidad, volumen neto y porcentaje sólido

del bloque se calcula mediante las expresiones indicadas en la norma NTE INEN

3066:

Ecuación 4.1: Capacidad de absorción del bloque

Absorción, (kg/m3) = Ms − Md

Ms − Mi х 1000 (4.1)

Absorción, (%) = Ms − Md

Md х 100

102

Ecuación 4.2: Contenido de humedad del bloque

Contenido de humedad, (%) = Mr − Md

Ms − Md х 100 (4.2)

Ecuación 4.3: Densidad del bloque

Densidad (D), (kg

m3) =

Md

Ms − Mi х 1000 (4.3)

Ecuación 4.4: Volumen neto

Volumen neto (Vn), (dm3) = Md

D х 1000 (4.4)

Ecuación 4.5: Porcentaje sólido

Porcentaje sólido, (%) = Vn/10

l x a x h (4.5)

Dónde:

Mr = Masa de la unidad tal como se recibe (kg)

Mi = Masa de la unidad sumergida (kg)

Ms = Masa de la unidad saturada (kg)

Md = Masa de la unidad seca al horno (kg)

D = Densidad de la unidad seca al horno (kg/m3)

Vn = Volumen neto de la unidad (dm3)

l, a, h = Largo, ancho y altura del bloque (m)

4.2.3.1 Resultados del ensayo de absorción de agua de los bloques

Las Tablas 4.12 – 4.18 indican los resultados del ensayo de Capacidad de Absorción

de agua del bloque convencional y bloques en estudio realizado a los 7 y 28 días

de edad.

103

Tabla 4.12: Resultados del ensayo de absorción de agua del bloque convencional

Código

de

unidad

Edad del

ensayo

(Días)

DIMENSIONES M. como se

recibe

(Mr) (kg)

M.

sumergida

(Mi) (kg)

M.

saturada

(Ms) (kg)

M. seca al

horno

(Md) (kg)

Absorción

(kg/m3)

Cont. de

humedad

(%)

Densidad

(Kg/m3)

Vn

(dm3)

Porcentaje

sólido (%) Largo

(mm)

Ancho

(mm)

Altura

(mm)

1 - 7 W

7

396 149 199 11,00 5,00 11,40 9,94 228 73 1553 6,40 54,5

2 - 7 W 399 150 198 11,25 5,20 11,60 10,18 222 75 1591 6,40 54,0

3 - 7 W 398 150 197 10,95 4,95 11,30 9,94 214 74 1565 6,35 54,0

Promedio 398 150 198 11,07 5,05 11,43 10,02 221 74 1570 6,38 54,2

4 - 7 W

28

396 148 198 10,70 4,77 11,10 9,64 231 73 1523 6,33 54,5

5 - 7 W 400 150 197 10,95 5,02 11,33 9,91 225 73 1571 6,31 53,4

6 - 7 W 397 150 197 10,75 4,87 11,08 9,72 219 76 1565 6,21 52,9

Promedio 398 149 197 10,80 4,89 11,17 9,76 225 74 1553 6,28 53,6


Tabla 4.13: Resultados del ensayo de absorción de agua del bloque con 27% de PEAL

Código

de

unidad

Edad del

ensayo

(Días)

DIMENSIONES M. como se

recibe

(Mr) (kg)

M.

sumergida

(Mi) (kg)

M.

saturada

(Ms) (kg)

M. seca al

horno

(Md) (kg)

Absorción

(kg/m3)

Cont. de

humedad

(%)

Densidad

(Kg/m3)

Vn

(dm3)

Porcentaje

sólido (%) Largo

(mm)

Ancho

(mm)

Altura

(mm)

1 - 7 A

7

401 151 201 9,25 4,11 10,42 9,06 216 14 1436 6,31 51,8

2 - 7 A 399 151 202 9,45 4,47 10,93 9,02 296 23 1396 6,46 53,1

3 - 7 A 400 151 202 9,35 4,48 10,55 9,24 216 8 1522 6,07 49,8

Promedio 400 151 202 9,35 4,35 10,63 9,11 243 15 1451 6,28 51,6

4 - 7 A

28

399 151 201 9,70 4,55 10,94 9,43 236 18 1476 6,39 52,8

5 - 7 A 399 151 199 9,35 4,13 10,33 8,90 231 31 1435 6,20 51,7

6 - 7 A 400 150 200 9,80 4,60 11,05 9,76 200 3 1513 6,45 53,8

Promedio 399 151 200 9,62 4,43 10,77 9,36 222 17 1475 6,35 52,7


104


Código

de

unidad

Edad del

ensayo

(Días)

DIMENSIONES M. como

se recibe

(Mr) (kg)

M.

sumergida

(Mi) (kg)

M.

saturada

(Ms) (kg)

M. seca

al horno

(Md) (kg)

Absorción

(kg/m3)

Cont. de

humedad

(%)

Densidad

(Kg/m3)

Vn

(dm3)

Porcentaje

sólido (%) Largo

(mm)

Ancho

(mm)

Altura

(mm)

1 - 7 B

7

400 152 205 7,80 2,86 8,85 7,57 214 18 1264 5,99 48,0

2 - 7 B 401 151 204 8,00 3,09 9,25 7,66 258 21 1244 6,16 49,8

3 - 7 B 403 151 204 7,80 3,05 9,00 7,54 245 18 1267 5,95 47,9

Promedio 401 151 204 7,87 3,00 9,03 7,59 239 19 1258 6,03 48,6

4 - 7 B

28

404 151 203 7,95 3,08 9,07 7,61 244 23 1270 5,99 48,4

5 - 7 B 403 150 203 7,90 2,92 8,88 7,41 247 33 1243 5,96 48,6

6 - 7 B 401 151 204 8,00 3,14 9,26 7,78 242 15 1271 6,12 49,6

Promedio 403 151 203 7,95 3,05 9,07 7,60 244 24 1261 6,02 48,8



Código

de

unidad

Edad del

ensayo

(Días)

DIMENSIONES M. como

se recibe

(Mr) (kg)

M.

sumergida

(Mi) (kg)

M.

saturada

(Ms) (kg)

M. seca

al horno

(Md) (kg)

Absorción

(kg/m3)

Cont. de

humedad

(%)

Densidad

(Kg/m3)

Vn

(dm3)

Porcentaje

sólido (%) Largo

(mm)

Ancho

(mm)

Altura

(mm)

1 - 7 C

7

404 151 205 6,35 1,61 7,28 6,08 212 23 1072 5,67 45,4

2 - 7 C 404 151 205 6,55 1,71 7,57 6,30 217 20 1075 5,86 46,9

3 - 7 C 404 151 204 6,25 1,62 7,45 5,84 276 25 1002 5,83 46,8

Promedio 404 151 205 6,38 1,65 7,43 6,07 235 23 1050 5,79 46,3

4 - 7 C

28

403 152 205 6,20 1,61 7,20 5,79 252 29 1036 5,59 44,5

5 - 7 C 403 152 205 6,45 1,71 7,43 5,93 262 35 1037 5,72 45,5

6 - 7 C 404 152 206 6,20 1,68 7,16 5,80 248 29 1058 5,48 43,3

Promedio 403 152 205 6,28 1,67 7,26 5,84 254 31 1044 5,60 44,5


105

Tabla 4.16: Resultados del ensayo de absorción de agua del bloque con 27% de PEBD

Código

de

unidad

Edad del

ensayo

(Días)

DIMENSIONES M. como

se recibe

(Mr) (kg)

M.

sumergida

(Mi) (kg)

M.

saturada

(Ms) (kg)

M. seca al

horno

(Md) (kg)

Absorción

(kg/m3)

Cont. de

humedad

(%)

Densidad

(Kg/m3)

Vn

(dm3)

Porcentaje

sólido (%) Largo

(mm)

Ancho

(mm)

Altura

(mm)

1 - 7 R

7

402 151 203 7,20 2,21 8,37 6,81 253 25 1106 6,16 50,0

2 - 7 R 401 152 202 7,00 2,17 8,20 6,65 257 23 1103 6,03 49,0

3 - 7 R 402 151 203 7,20 2,15 8,24 6,71 251 32 1102 6,09 49,4

Promedio 402 151 203 7,13 2,18 8,27 6,72 254 27 1104 6,09 49,4

4 - 7 R

28

401 151 204 7,25 2,27 8,30 6,77 254 31 1123 6,03 48,8

5 - 7 R 400 151 203 7,20 2,15 8,17 6,70 244 34 1113 6,02 49,1

6 - 7 R 402 151 203 7,25 2,17 8,12 6,65 247 41 1118 5,95 48,3

Promedio 401 151 203 7,23 2,20 8,20 6,71 248 35 1118 6,00 48,7



Código

de

unidad

Edad del

ensayo

(Días)

DIMENSIONES M. como

se recibe

(Mr) (kg)

M.

sumergida

(Mi) (kg)

M.

saturada

(Ms) (kg)

M. seca al

horno

(Md) (kg)

Absorción

(kg/m3)

Cont. de

humedad

(%)

Densidad

(Kg/m3)

Vn

(dm3)

Porcentaje

sólido (%) Largo

(mm)

Ancho

(mm)

Altura

(mm)

1 - 7 S

7

400 152 203 8,40 2,87 9,30 8,14 180 22 1266 6,43 52,1

2 - 7 S 400 151 201 8,20 2,76 9,06 7,92 181 25 1257 6,30 51,9

3 - 7 S 401 152 203 8,35 2,88 9,34 7,71 252 39 1193 6,46 52,2

Promedio 400 152 202 8,32 2,84 9,23 7,92 204 29 1239 6,40 52,1

4 - 7 S

28

399 152 202 8,00 2,71 9,00 7,68 210 24 1221 6,29 51,3

5 - 7 S 401 152 203 8,20 2,80 9,04 7,64 224 40 1224 6,24 50,4

6 - 7 S 400 151 203 8,20 2,85 9,08 7,80 205 31 1252 6,23 50,8

Promedio 400 152 203 8,13 2,79 9,04 7,71 213 32 1232 6,25 50,9


106


Código

de

unidad

Edad del

ensayo

(Días)

DIMENSIONES M. como

se recibe

(Mr) (kg)

M.

sumergida

(Mi) (kg)

M.

saturada

(Ms) (kg)

M. seca al

horno

(Md) (kg)

Absorción

(kg/m3)

Cont. de

humedad

(%)

Densidad

(Kg/m3)

Vn

(dm3)

Porcentaje

sólido (%) Largo

(mm)

Ancho

(mm)

Altura

(mm)

1 - 7 T

7

401 151 203 7.25 2.35 8.49 7.05 235 14 1148 6.14 50.0

2 - 7 T 401 152 204 7.35 2.26 8.41 6.80 262 34 1106 6.15 49.4

3 - 7 T 401 151 204 7.15 2.30 8.23 6.72 255 28 1133 5.93 48.0

Promedio 401 151 204 7.25 2.30 8.38 6.86 251 26 1129 6.07 49.1

4 - 7 T

28

401 151 205 7.15 2.43 8.35 6.99 230 12 1181 5.92 47.7

5 - 7 T 402 151 204 7.25 2.36 8.35 6.99 227 19 1167 5.99 48.4

6 - 7 T 401 151 204 7.50 2.38 8.46 6.95 248 36 1143 6.08 49.2

Promedio 401 151 204 7.30 2.39 8.39 6.98 235 22 1164 6.00 48.4


4.2.3.2 Análisis comparativo de los promedios de las masas

En las Gráficas 4.3 y 4.4 se realiza un análisis comparativo de las masas determinadas en el ensayo de los bloques con reemplazo de PEAL

a los 7 y 28 días respectivamente. En las Gráficas 4.5 y 4.6 se realiza un análisis comparativo de las mismas masas con reemplazo de PEBD

a los 7 y 28 días respectivamente.

107

Gráfica 4.3: Análisis comparativo de promedios de masas entre el bloque convencional y los bloques con reemplazo de PEAL a los 7 días


Gráfica 4.4: Análisis comparativo de promedios de masas entre el bloque convencional y los bloques con reemplazo de PEAL a los 28 días


11,07

5,05

11,4310,02

9,35

4,35

10,63

9,11

7,87

3,00

9,03

7,59

6,38

1,65

7,43

6,07

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

Masa recibida (Mr) Masa sumergida (Mi) Masa saturada (Ms) Masa seca al horno (Md)

Masa

(k

g)

Masas del ensayo de absorción de los bloques convencionales y reemplazo con PEAL

Bloque convencional

Bloque con 27% de PEAL



10,8

4,89

11,179,76

9,62

4,43

10,779,36

7,95

3,05

9,07

7,60

6,28

1,67

7,26

5,84

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00


Ma

sa (

kg

)

Masas del ensayo de absorción de los bloques convencionales y reemplazo con PEAL

Bloque convencional




108

Gráfica 4.5: Análisis comparativo de promedios de masas entre el bloque convencional y los bloques con reemplazo de PEBD a los 7 días


Gráfica 4.6: Análisis comparativo de promedios de masas entre el bloque convencional y los bloques con reemplazo de PEBD a los 28 días


11,07

5,05

11,4310,02

7,13

2,18

8,27

6,72

8,32

2,84

9,23

7,92

7,25

2,3

8,38

6,86

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00


Masa

(k

g)

Masas del ensayo de absorción de los bloques convencionales y reemplazo con PEBD

Bloque convencional

Bloque con 27% de PEBD



10,8

4,89

11,179,76

7,23

2,20

8,20

6,71

8,13

2,79

9,04

7,717,30

2,39

8,39

6,98

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00


Ma

sa (

kg

)

Masas del ensayo de absorción de los bloques convencionales y reemplazo con PEBD

Bloque convencional




109

Observación:

Se puede observar que las masas en seco de los bloques con PEAL disminuyen

conforme aumenta el porcentaje de reemplazo del material reciclado, disminuyendo

hasta en 40% la masa de los bloques con 41% de PEAL. Con respecto a los bloques

con PEBD, la masa seca disminuye en 32% para el reemplazo de 27% de PEBD.

4.2.3.3 Análisis comparativo de los promedios de absorción de agua

En las Gráficas 4.7 y 4.8 se realiza un análisis comparativo de los promedios de los

resultados de Capacidad de Absorción de los bloques con reemplazo de PEAL y

PEBD respectivamente, tomando como punto de referencia al bloque convencional

y la Norma INEN 3066.


convencionales vs reemplazo con PEAL a los 7 y 28 días y NTE INEN 3066


288 288

221 225243

222239 244

235254

0

50

100

150

200

250

300

350

400

7 28

Ab

sorc

ión

(k

g/m

3)

Tiempo (Días)

NTE INEN 3066

Bloque convencional

Bloque con 27% PEAL

Bloque con 34% PEAL

Bloque con 41% PEAL

110


convencionales vs reemplazo con PEBD a los 7 y 28 días y NTE INEN 3066


Observación:

Bloques con reemplazo de Polialuminio (PEAL)

A la edad de 7 días se tiene los siguientes resultados:

En los bloques con reemplazo de 27, 34 y 41% de PEAL se tiene un incremento del

10.0%, 8.1% y 6.3% respectivamente en comparación con la absorción del bloque

convencional.

En los bloques con reemplazo de 27, 34 y 41% de PEAL se tiene una disminución

de 15.6%, 17.0% y 18.4% respectivamente en comparación con la absorción

máxima de la norma INEN 3066.


En los bloques con reemplazo de 27, 34 y 41% de PEAL se tiene un incremento del

0.5%, 10.4% y 14.9% respectivamente en comparación con la absorción del bloque

convencional.

288 288

221 225254 248

204 213251

235

0

50

100

150

200

250

300

350

400

7 28

Ab

sorc

ión

(k

g/m

3)

Tiempo (Días)

NTE INEN 3066

Bloque convencional

Bloque con 27% PEBD

Bloque con 34% PEBD

Bloque con 41% PEBD

111




Bloques con reemplazo de Polietileno (PEBD)


En los bloques con reemplazo de 27 y 41% de PEBD se tiene un incremento del

14.9% y 13.6% respectivamente en comparación con la absorción del bloque

convencional. Mientras que en los bloques con reemplazo de 34% de PEBD se tiene

una disminución de 7.7%.

En los bloques con reemplazo de 27, 34 y 41% de PEBD se tiene una disminución




En los bloques con reemplazo de 27% y 41% de PEBD se tiene un incremento de

12.2% y 6.3% respectivamente en comparación con la absorción del bloque

convencional. Mientras que en los bloques con reemplazo de 34% de PEBD se tiene

una disminución de 6,3%.




112

4.2.3.4 Análisis comparativo de los promedios de densidad

En las Gráficas 4.9 y 4.10 se realiza un análisis comparativo de los promedios de

los resultados de Densidad de los bloques con reemplazo de PEAL y PEBD

respectivamente, tomando como punto de referencia al bloque convencional y la

Norma INEN 3066.


convencionales vs reemplazo con PEAL a los 7 y 28 días y NTE INEN 3066



convencionales vs reemplazo con PEBD a los 7 y 28 días y NTE INEN 3066


1680 16801570 1553

1451 1475

1258 1261

1050 1044

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

7 28

Den

sid

ad

(k

g/m

3)

Tiempo (Días)

NTE INEN 3066

Bloque convencional

Bloque con 27% PEAL

Bloque con 34% PEAL

Bloque con 41% PEAL

1680 16801570 1553

1104 11181239 1232

1129 1164

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

7 28

Den

sid

ad

(k

g/m

3)

Tiempo (Días)

NTE INEN 3066

Bloque convencional

Bloque con 27% PEBD

Bloque con 34% PEBD

Bloque con 41% PEBD

113

Observación:

Bloques con reemplazo de Polialuminio (PEAL)



del 7.6%, 19.9% y 33.1% respectivamente en comparación con la densidad del

bloque convencional.


de 13.6%, 25.1% y 37.5% respectivamente en comparación con la densidad máxima

de la norma INEN 3066.








Bloques con reemplazo de Polietileno (PEBD)





114











4.2.4 Ensayo de resistencia a la compresión

Según la norma INEN 3066 el ensayo se fundamenta en someter a 3 bloques huecos

de hormigón para cada mezcla y edad a una carga progresiva de compresión, hasta

determinar su resistencia y cargas máximas admisibles. Para el bloque de clase B,

la resistencia mínima a la compresión para un promedio de 3 bloques es de 4.0 MPa.

Las edades de ensayo a la compresión se describen en la siguiente tabla:

Tabla 4.19: Edades de ensayo a la compresión de los bloques

Edad de ensayo Tolerancia admisible

3 días ±1 hora

7 días ± 3 horas

14 días ± 6 horas

28 días ± 12 horas


115

4.2.4.1 Preparación de las unidades a compresión (refrentado)

El refrentado con mortero se lo realiza con el objetivo de proporcionar superficies

planas a las caras huecas y sólidas del bloque, para distribuir uniformemente la

carga de compresión. Este procedimiento está basado en la norma NTE INEN 2619:

Para elaborar el mortero de refrentado, se emplea las cantidades de la Tabla

4.20 para refrentar una cara de 9 unidades ya sea la cara hueca o sólida del

bloque.

Tabla 4.20: Dosificación para mortero de espesor 6 mm

Componente Peso (kg) Condiciones

Agua 2.46 Potable

Cemento 4.40 Selva Alegre Plus Tipo IP

Arena 9.02 Tamizado Nº 4


En una carretilla se coloca la arena y el cemento para ser mezclados en seco

con una pala metálica, una vez homogenizado se vierte el agua

cuidadosamente procurando que se distribuya uniformemente por toda la

carretilla y se vuelve a mezclar.

Paralelamente sobre una superficie plana de baja rugosidad (bandeja

metálica o vidrio) se coloca una ligera capa de aceite quemado o lubricante

de carro distribuyéndolo por toda el área con una brocha.

Sobre la superficie lubricada se coloca y expande una capa de mortero de 6

mm de espesor por medio de herramientas manuales (lianas y espátulas).

Se coloca la cara de contacto hueca del bloque sobre la capa de mortero y

se presiona ligeramente, hasta que ésta se adhiera al bloque. Se debe colocar

un nivel tubular de burbuja encima del bloque en la parte media de la cara

116

superior, para verificar que no existan desniveles en su sentido largo y

ancho.

Repetir la operación con la cara opuesta. Retirar el mortero sobrante de las

aristas del bloque dejando a éste con una forma regular (ver Fotografía 4.8).

Una vez aplicadas las capas de mortero cubrir el bloque con un paño

húmedo y mantenerlo así por 24 horas.

Transcurridas las 24 horas, colocar los especímenes en un gabinete húmedo

o cuarto de curado y mantenerlo así hasta la edad del ensayo previamente

determinada.

Una vez que la capa de refrentado se ha solidificado, separar el espécimen

de la superficie plana evitando daños a las capas de refrentado y a los

especímenes.

Fotografía 4.8: Refrentado en las dos caras superior en inferior de cada bloque


117

4.2.4.2 Compresión de los bloques con las paredes en posición vertical

Antes de ensayar los especímenes, se determina las áreas bruta y neta mediante la

tabulación de dimensiones descritas en el numeral (4.2.1.3.) y que se describen a

continuación:

El área neta es la superficie de hormigón perpendicular al plano de carga del bloque

de hormigón. Esta es el resultado de restar el área bruta y el área de los huecos o

celdas. El área bruta de la sección transversal de un bloque es la sección

perpendicular a la dirección de la carga, incluidas las áreas dentro de las celdas (ver

Figura 4.1) (NTE INEN 3066, 2016).

Figura 4.1: Área neta y bruta de un bloque hueco de hormigón de ancho 15 cm


El procedimiento para la compresión de bloques es el siguiente:

Se coloca cada bloque a ensayar con las celdas en posición vertical y con su

centroide de sus superficies de carga alineadas verticalmente con el centro

de aplicación de carga de la máquina de ensayo.

Se ajusta el software de la máquina de compresión, colocando una velocidad

de ensayo de 0.12 MPa/s.

118

Iniciar el ensayo y parar la máquina cuando hayan aparecido las primeras

fisuras en el bloque.

Registrar la carga y esfuerzo máximo.

La resistencia a la compresión neta y bruta se calcula con las expresiones

establecidas en la norma INEN 3066 como se muestran a continuación:

Ecuación 4.6: Resistencia a la compresión bruta del bloque

Resistencia a la compresión bruta, (MPa) = Pmax

Ag (4.6)

Ecuación 4.7: Resistencia a la compresión neta del bloque

Resistencia a la compresión bruta, (MPa) = Pmax

An (4.7)

Dónde:

Pmax = Carga máxima de compresión, (N),

Ag = Área bruta del bloque, (mm²).

An = Área neta del bloque, (mm²).

4.2.4.3 Resultados del ensayo de compresión de bloques

Los resultados de carga, resistencia bruta y neta de los bloques convencionales y en

estudio sometidos al ensayo de Resistencia a la Compresión, se presentan en las

Tablas 4.21 – 4.27.

119

Tabla 4.21: Resultados del ensayo de resistencia a la compresión del bloque

convencional

Código

Area

Bruta

(mm2)

Area

Neta

(mm2)

Edad

(Días)

Carga

(KN)

Carga

(N)

Resist.

Bruta

(Mpa)

Resist.

Bruta

Prom.

(Mpa)

Resist.

Neta

(Mpa)

Resist.

Neta

Prom.

(Mpa)

1 - 5 W 59700 27668 3 116.10 116100 1.94

1.91

4.20

4.05 2 - 5 W 59947 28738 3 108.00 108000 1.80 3.76

3 - 5 W 59947 28223 3 118.20 118200 1.97 4.19

4 - 5 W 59700 27668 7 105.69 105690 1.77

1.96

3.82

4.15 5 - 5 W 59947 28738 7 121.85 121850 2.03 4.24

6 - 5 W 59947 28223 7 123.90 123900 2.07 4.39

7 - 5 W 60400 27850 14 114.74 114740 1.90

2.18

4.12

4.63 8 - 5 W 60249 28838 14 132.94 132940 2.21 4.61

9 - 5 W 60551 28415 14 146.62 146620 2.42 5.16

10 - 5 W 60400 27850 28 148.24 148240 2.45

2.27

5.32

4.84 11 - 5 W 60249 28838 28 131.83 131830 2.19 4.57

12 - 5 W 60551 28415 28 131.86 131860 2.18 4.64



PEAL

Código

Area

Bruta

(mm2)

Area

Neta

(mm2)

Edad

(Días)

Carga

(KN)

Carga

(N)

Resist.

Bruta

(Mpa)

Resist.

Bruta

Prom.

(Mpa)

Resist.

Neta

(Mpa)

Resist.

Neta

Prom.

(Mpa)

1 - 5 A 60400 28780 3 70.70 70700 1.17

1.20

2.46

2.50 2 - 5 A 60000 28690 3 73.10 73100 1.22 2.55

3 - 5 A 60551 29039 3 72.60 72600 1.20 2.50

4 - 5 A 60400 28888 7 100.55 100550 1.66

1.67

3.48

3.48 5 - 5 A 60249 28939 7 100.35 100350 1.67 3.47

6 - 5 A 60249 28737 7 100.75 100750 1.67 3.51

7 - 5 A 60249 28731 14 112.10 112100 1.86

1.88

3.90

3.95 8 - 5 A 60000 28690 14 113.90 113900 1.90 3.97

9 - 5 A 60000 28482 14 113.30 113300 1.89 3.98

10 - 5 A 60249 28939 28 104.80 104800 1.74

1.73

3.62

3.63 11 - 5 A 60150 28530 28 105.80 105800 1.76 3.71

12 - 5 A 60800 28973 28 103.30 103300 1.70 3.57


120


PEAL

Código

Área

Bruta

(mm2)

Área

Neta

(mm2)

Edad

(Días)

Carga

(KN)

Carga

(N)

Resist.

Bruta

(Mpa)

Resist.

Bruta

Prom.

(Mpa)

Resist.

Neta

(Mpa)

Resist.

Neta

Prom.

(Mpa)

1 - 5 B 60952 29125 3 55.20 55200 0.91

0.93

1.90

1.93 2 - 5 B 60952 29331 3 57.60 57600 0.95 1.96

3 - 5 B 60800 29486 3 57.00 57000 0.94 1.93

4 - 5 B 60400 28984 7 87.45 87450 1.45

1.32

3.02

2.76 5 - 5 B 61004 29282 7 76.38 76380 1.25 2.61

6 - 5 B 60702 28669 7 75.91 75910 1.25 2.65

7 - 5 B 60551 28931 14 100.38 100380 1.66

1.73

3.47

3.62 8 - 5 B 61104 29174 14 109.73 109730 1.80 3.76

9 - 5 B 60952 29022 14 105.06 105060 1.72 3.62

10 - 5 B 60551 29241 28 98.33 98330 1.62

1.74

3.36

3.60 11 - 5 B 60551 29135 28 100.91 100910 1.67 3.46

12 - 5 B 60551 29451 28 116.77 116770 1.93 3.96



PEAL

Código

Area

Bruta

(mm2)

Area

Neta

(mm2)

Edad

(Días)

Carga

(KN)

Carga

(N)

Resist.

Bruta

(Mpa)

Resist.

Bruta

Prom.

(Mpa)

Resist.

Neta

(Mpa)

Resist.

Neta

Prom.

(Mpa)

1 - 5 C 60853 29442 3 39.70 39700 0.65

0.65

1.35

1.36 2 - 5 C 61408 29278 3 44.70 44700 0.73 1.53

3 - 5 C 61256 29120 3 34.70 34700 0.57 1.19

4 - 5 C 61256 29223 7 52.14 52140 0.85

0.92

1.78

1.93 5 - 5 C 60853 29131 7 55.59 55590 0.91 1.91

6 - 5 C 61408 29380 7 61.38 61380 1.00 2.09

7 - 5 C 61004 29282 14 71.45 71450 1.17

1.09

2.44

2.28 8 - 5 C 61004 28868 14 67.52 67520 1.11 2.34

9 - 5 C 61004 29282 14 60.37 60370 0.99 2.06

10 - 5 C 61256 29636 28 49.11 49110 0.80

0.96

1.66

2.00 11 - 5 C 61256 29330 28 63.95 63950 1.04 2.18

12 - 5 C 61408 29478 28 64.18 64180 1.05 2.18


121


PEBD

Código

Area

Bruta

(mm2)

Area

Neta

(mm2)

Edad

(Días)

Carga

(KN)

Carga

(N)

Resist.

Bruta

(Mpa)

Resist.

Bruta

Prom.

(Mpa)

Resist.

Neta

(Mpa)

Resist.

Neta

Prom.

(Mpa)

1 - 5 R 60400 28573

3

64.90 64900 1.07

0.97

2.27

2.04 2 - 5 R 60400 28989 50.10 50100 0.83 1.73

3 - 5 R 61200 29064 61.30 61300 1.00 2.11

4 - 5 R 60952 29125

7

114.37 114370 1.88

1.93

3.93

4.06 5 - 5 R 61104 29174 117.07 117070 1.92 4.01

6 - 5 R 60702 28772 121.90 121900 2.01 4.24

7 - 5 R 60952 28712

14

110.54 110540 1.81

1.86

3.85

3.91 8 - 5 R 60702 29089 116.07 116070 1.91 3.99

9 - 5 R 60551 28931 112.94 112940 1.87 3.90

10 - 5 R 60400 28984

28

115.13 115130 1.91

1.81

3.97

3.78 11 - 5 R 60702 29082 107.99 107990 1.78 3.71

12 - 5 R 60400 28676 104.60 104600 1.73 3.65



PEBD

Código

Area

Bruta

(mm2)

Area

Neta

(mm2)

Edad

(Días)

Carga

(KN)

Carga

(N)

Resist.

Bruta

(Mpa)

Resist.

Bruta

Prom.

(Mpa)

Resist.

Neta

(Mpa)

Resist.

Neta

Prom.

(Mpa)

1 - 5 S 60800 29282

3

82.36 82360 1.35

1.31

2.81

2.75 2 - 5 S 60551 28829 78.58 78580 1.30 2.73

3 - 5 S 60400 28780 77.89 77890 1.29 2.71

4 - 5 S 60800 28870

7

104.14 104140 1.71

1.70

3.61

3.60 5 - 5 S 60551 28621 101.22 101220 1.67 3.54

6 - 5 S 60952 28608 104.26 104260 1.71 3.64

7 - 5 S 60800 28870

14

135.67 135670 2.23

2.29

4.70

4.84 8 - 5 S 60551 28621 144.22 144220 2.38 5.04

9 - 5 S 60952 28608 137.00 137000 2.25 4.79

10 - 5 S 60648 28821

28

117.19 117190 1.93

2.08

4.07

4.34 11 - 5 S 60952 29125 138.21 138210 2.27 4.75

12 - 5 S 60400 29086 122.47 122470 2.03 4.21


122


PEBD

Código

Area

Bruta

(mm2)

Area

Neta

(mm2)

Edad

(Días)

Carga

(KN)

Carga

(N)

Resist.

Bruta

(Mpa)

Resist.

Bruta

Prom.

(Mpa)

Resist.

Neta

(Mpa)

Resist.

Neta

Prom.

(Mpa)

1 - 5 T 60400 28678

3

47.63 47630 0.79

0.89

1.66

1.87 2 - 5 T 60150 28537 59.67 59670 0.99 2.09

3 - 5 T 60551 29241 54.04 54040 0.89 1.85

4 - 5 T 60551 28621

7

79.02 79020 1.31

1.29

2.76

2.70 5 - 5 T 60952 29125 79.57 79570 1.31 2.73

6 - 5 T 60551 28931 75.49 75490 1.25 2.61

7 - 5 T 60551 28621

14

91.10 91100 1.50

1.52

3.18

3.20 8 - 5 T 60952 29125 102.40 102400 1.68 3.52

9 - 5 T 60551 28931 83.80 83800 1.38 2.90

10 - 5 T 60551 28829

28

100.27 100270 1.66

1.60

3.48

3.38 11 - 5 T 60702 28878 88.27 88270 1.45 3.06

12 - 5 T 60551 28518 102.97 102970 1.70 3.61


4.2.4.4 Análisis comparativo de los resultados del ensayo de compresión

En las Tablas 4.28, 4.29 y 4.30 se indica el resumen promedio de las resistencias

netas a la compresión, el porcentaje de aumento o disminución y las desviaciones

estándar respectivamente con respecto al bloque convencional e INEN 3066.

Tabla 4.28: Resumen de los promedios de las resistencias netas a la compresión (MPa.)

Bloque con reemplazo de PEAL

Edad (Días) Convencional 27% (A) 34% (B) 41% (C)

3 4.05 2.50 1.93 1.36

7 4.15 3.48 2.76 1.93

14 4.63 3.95 3.62 2.28

28 4.84 3.63 3.60 2.00

Bloque con reemplazo de PEBD

Edad (Días) Convencional 27% (R) 34% (S) 41% (T)

3 4.05 2.04 2.75 1.87

7 4.15 4.06 3.60 2.70

14 4.63 3.91 4.84 3.20

28 4.84 3.78 4.34 3.38


123

Tabla 4.29: Porcentajes de aumento o disminución de la resistencia neta promedio a la

compresión con respecto al bloque convencional y norma NTE INEN 3066

Porcentaje de aumento o

disminución de las resistencias

neta promedio con respecto al

bloque convencional

Porcentaje de aumento o

disminución de las resistencias

neta promedio con respecto a la

norma NTE INEN 3066

Bloques con reemplazo de PEAL

Edad (Días) 27% (A) 34% (B) 41% (C) 27% (A) 34% (B) 41% (C)

3 -38.3% -52.3% -66.4% -37.5% -51.8% -66.0%

7 -16.1% -33.5% -53.5% -13.0% -31.0% -51.8%

14 -14.7% -21.8% -50.8% -1.3% -9.5% -43.0%

28 -25.0% -25.6% -58.7% -9.3% -10.0% -50.0%

Bloques con reemplazo de PEBD

Edad (Días) 27% (R) 34% (S) 41% (T) 27% (R) 34% (S) 41% (T)

3 -49.6% -32.1% -53.8% -49.0% -31.3% -53.3%

7 -2.2% -13.3% -34.9% 1.5% -10.0% -32.5%

14 -15.6% 4.5% -30.9% -2.3% 21.0% -20.0%

28 -21.9% -10.3% -30.2% -5.5% 8.5% -15.5%


Tabla 4.30: Desviación estándar de la resistencia neta promedio a la compresión con

respecto al bloque convencional y norma NTE INEN 3066

Desviación estándar de las

resistencias netas promedio a la

compresión con respecto al

bloque convencional (Serviblock)

Desviación estándar de las

resistencias netas promedio a

la compresión con respecto a

la norma NTE INEN 3066


Edad (Días) 27% (A) 34% (B) 41% (C) 27% (A) 34% (B) 41% (C)

3 1.10 1.50 1.90 1.06 1.46 1.87

7 0.47 0.98 1.57 0.37 0.88 1.46

14 0.48 0.71 1.66 0.04 0.27 1.22

28 0.86 0.88 2.01 0.26 0.28 1.41


Edad (Días) 27% (R) 34% (S) 41% (T) 27% (R) 34% (S) 41% (T)

3 1.42 0.92 1.54 1.39 0.88 1.51

7 0.06 0.39 1.03 0.04 0.28 0.92

14 0.51 0.15 1.01 0.06 0.59 0.57

28 0.75 0.35 1.03 0.16 0.24 0.44


124

Gráfica 4.11: Curva Resistencia neta a la compresión vs Edad de los bloques con Polialuminio (PEAL)


4,05 4,15

4,63

4,84

2,50

3,48

3,95

3,63

1,93

2,76

3,62 3,60

1,36

1,932,28

2,00

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

0 7 14 21 28

Res

iste

nci

a p

rom

edio

net

a a

la c

om

pre

sión

(M

Pa)

Edad (Días)

Curva Resistencia vs Edad

NTE INEN 3066 Bloque convencional Bloque con 27% PEAL (A)

Bloque con 34% PEAL (B) Bloque con 41% PEAL (C)

125

Gráfica 4.12: Curva Resistencia neta a la compresión vs Edad de los bloques con Polietileno (PEBD)


4,05 4,15 4,63

4,84

2,04

4,06 3,91 3,78

2,75

3,60

4,84

4,34

1,87

2,70

3,203,38

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

0 7 14 21 28

Res

iste

nci

a p

rom

edio

net

a a

la c

om

pre

sión

(M

Pa)

Edad (Días)

Curva Resistencia vs Edad

NTE INEN 3066 Bloque convencional Bloque con 27% PEBD (R)

Bloque con 34% PEBD (S) Bloque con 41% PEBD (T)

126

Observación:

Mediante las gráficas mostradas anteriormente, se deduce que mientras se aumenta

el reemplazo de PEAL en los bloques, baja la resistencia neta a la compresión hasta

en 66%. Las curvas de resistencia de los bloques con reemplazo de PEBD muestran

un patrón diferente. Los bloques con reemplazo de 34% de PEBD, sobrepasan la

resistencia mínima de la norma NTE INEN 3066 a la edad de 14 y 28 días, siendo

este tipo de bloque el de mayor ventaja.

4.2.5 Resistencia al impacto

El procedimiento para la resistencia al impacto no está estandarizado, por lo que se

toma algunas referencias de anteriores investigaciones. El objetivo de este ensayo es el

de simular la manipulación de los bloques en obra y determinar su durabilidad. La

prueba de impacto consiste en soltar un bloque desde una altura de 1.80 metros desde

el nivel del suelo con la cara hueca dirigida hacia abajo y observar los pedazos que se

han separado o las fisuras sufridas. Esta prueba es realizada para 1 bloque convencional

y 1 bloque por cada reemplazo de material reciclado.

Tabla 4.31: Resistencia al impacto del bloque convencional

Tipo de bloque Fractura No.

pedazos

Convencional

19


127

Tabla 4.32: Resistencia al impacto de los bloques con reemplazo de PEAL Y PEBD

Tipo de

bloque Fractura

No.

pedazos

Tipo de

bloque Fractura

No. De

fisuras

27% PEAL

(A)

15 27% PEBD

(R)

2

34% PEAL

(B)

12 34% PEBD

(S)

3 y 1

esquina

rota

41% PEAL

(C)

8 41% PEBD

(T)

6 y 1

esquina

rota


Observación:

Se observa que los bloques con reemplazo de PEAL van teniendo menos fracturas

o pedazos mientras va aumentando el porcentaje de reemplazo. En el caso de los

bloques con reemplazo de PEBD, no se rompen, sino que presentan pequeñas

fisuras.

4.3 Comparación de la masa y resistencia a la compresión entre los bloques

con los componentes del Tetra Pak y otras investigaciones

En este ítem se pretende comparar algunas propiedades de los bloques como es la

masa y resistencia a la compresión, entre los bloques elaborados con PEAL y

polietileno PEBD y otros estudios con el mismo fin de alivianar el peso del bloque.

Éstos refieren a la Elaboración de bloques con reemplazo de Poliestireno triturado

realizado por los ingenieros DANIELA CARRERA Y DIEGO CEVALLOS, y la

Elaboración de bloques con reemplazo de vidrio triturado realizado por los

128

ingenieros MAYRA RUBIO Y SANTIAGO TOSCANO. Los datos recopilados

para esta comparación son de los especímenes más óptimos de todos los

reemplazos, además se toma en cuenta solamente las edades de los especímenes de

7, 14 y 28 días las cuales coinciden con el alcance de esta investigación. Todos los

bloques de comparación, tienen las siguientes dimensiones nominales: 40 x 15 x 20

cm, de tipo B para alivianamiento.

4.3.1 Análisis comparativo de masas

En las tablas 4.33, 4.34 y 4.35 se muestran los resúmenes de los promedios de las

masas de los bloques con reemplazo de PEAL y PEBD, bloques con Poliestireno

elaborados por Carrera & Cevallos (2016) y bloques con vidrio triturado elaborado

por Carrera & Toscano (2017) resaltando las mezclas más óptimas.

Tabla 4.33: Resumen promedio de las masas de los bloques con PEAL y PEBD (kg)



7 11.25 9.25 7.78 6.65

14 11.33 9.45 7.87 6.35

28 11.27 9.35 8.07 6.33



7 11.25 7.23 8.27 7.23

14 11.33 7.32 8.13 7.33

28 11.27 7.18 8.15 7.4


Tabla 4.34: Resumen promedio de las masas de los bloques con Poliestireno (kg)

Bloque con reemplazo de Poliestireno

Edad (Días) Convencional 3 libras 3.5 libras

7 10.23 8.27 7.87

14 10.20 7.53 7.20

28 10.00 8.07 7.33

Fuente: (Carrera & Cevallos, 2016)

129

Tabla 4.35: Resumen promedio de las masas de los bloques con Vidrio triturado (kg)

Bloque con reemplazo de Vidrio triturado

Edad (Días) Convencional 10% 15% 20% 30%

7 9.36 9.61 9.66 9.16 9.25

14 9.07 8.61 8.75 8.51 9.20

28 9.25 9.04 8.94 8.57 8.91

Fuente: (Rubio & Toscano, 2017)

4.3.2 Análisis comparativo de la resistencia neta a la compresión

En las tablas 4.36, 4.37 y 4.38 se muestran los resúmenes de los promedios de la

resistencia a la compresión de los bloques con reemplazo de PEAL y PEBD,

bloques con Poliestireno elaborados por Carrera & Cevallos (2016) y bloques con

vidrio triturado elaborado por Carrera & Toscano (2017) resaltando las mezclas

más óptimas.


Polialuminio y Polietileno (MPa)



7 4.15 3.48 2.76 1.93

14 4.63 3.95 3.62 2.28

28 4.84 3.63 3.60 2.00



7 4.15 4.06 3.60 2.70

14 4.63 3.91 4.84 3.20

28 4.84 3.78 4.34 3.38


130


Poliestireno (MPa)

Bloque con reemplazo de Poliestireno

Edad (Días) Convencional 3 libras 3.5 libras

7 4.33 2.38 1.91

14 4.47 1.97 1.7

28 3.3 1.75 1.39

Fuente: (Carrera & Cevallos, 2016)


Vidrio triturado (MPa)

Bloque con reemplazo de Vidrio triturado

Edad (Días) Convencional 10% 15% 20% 30%

7 2.01 3.03 3.41 2.72 3.03

14 2.98 4.43 2.74 3.30 4.21

28 3.47 4.60 5.16 4.73 4.79

Fuente: (Rubio & Toscano, 2017)

En los Gráficos 4.15 y 4.16 se muestra el análisis comparativo de las masas y de

resistencia a la compresión respectivamente de todas las mezclas de las

investigaciones recopiladas, tomando los valores más óptimos para su respectiva

comparación.

131

Gráfico 4.13: Análisis comparativo de masas de las mezclas más óptimas de cada investigación


Observaciones:

En la comparación de masas de los bloques de cada investigación, se concluye que el bloque con reemplazo de 3 libras de poliestireno es el

más ligero, con una masa mínima de 7,53 kg. Por el contrario, el bloque con reemplazo de 27% de PEAL es el más pesado, con una masa

máxima de 9,45 kg.

9,25 9,45 9,35

8,27 8,13 8,158,27

7,538,07

9,168,51 8,57

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

7 14 28

Masa

pro

med

io d

e lo

s b

loq

ues

(k

g)

Edad (Días)

Bloques con 27% de

PEAL

Bolques con 34% de

PEBD

Bloques con 3 lb. De

Poliestireno

Bloques con 20% de

Vidrio triturado

132

Gráfico 4.14: Curvas comparativas de la resistencia a la compresión de las mezclas más óptimas de cada investigación


Observaciones:

En la comparación de la resistencia a la compresión neta de los bloques de cada investigación, se concluye que los bloques con reemplazo

de 34% de Polietileno (PEBD) es el más resistente. Por el contrario, el bloque con reemplazo de 3 libras de Poliestireno es el de menor

resistencia.

0

3,483,95

3,63

0

3,60

4,84

4,34

0

2,38

1,971,75

0

2,72

3,30

4,73

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

0 7 14 21 28

Res

iste

nci

a a

la c

om

pre

sión

(M

Pa

)

Edad (Días)

NTE INEN 3066



Bloque con 3 lb. de Poliestireno

Bloques con 20% de Vidrio

triturado

133

CAPITULO V: ANÁLISIS DE PRESUPUESTOS, CONCLUSIONES Y

RECOMENDACIONES

5.1 ANÁLISIS DE COSTOS

Se determina el costo de los bloques de hormigón elaborados con la mezcla patrón,

y bloques ecológicos con reemplazo de Polietileno/aluminio (PEAL) y Polietileno

(PEBD) con un 27%, 34% y 41% con respecto del volumen, mediante los datos

obtenidos se puede comparar los precios individuales y los bloques provenientes de

la fábrica SERVIBLOCK. Este análisis de precios unitarios de bloques de

hormigón, se realiza tomando en cuenta los costos actuales y rendimientos reales

medidos en fábrica, como se indica en la Tabla 5.1.

Tabla 5.1: Cantidad de material para 1 𝐦𝟐 de mampostería con bloques con reemplazo

de polialuminio PEAL y polietileno PEBD (kg)

Materiales Convenc.

Reemplazo con

Polialuminio (PEAL)

Reemplazo con

Polietileno (PEBD)

27% 34% 41% 27% 34% 41%

Cemento 10.42 10.42 10.42 10.42 10.42 10.42 10.42

Agua 11.11 6.06 6.06 6.06 6.06 6.06 6.06

Chasqui (piedra

pómez) 89.4 61.05 61.05 61.05 61.05 61.05 61.05

Polvo azul (arena) 76.61 45.97 30.65 15.32 45.97 30.65 15.32

Polialuminio

(PEAL) 0.00 24.71 30.89 37.06 0.00 0.00 0.00

Polietileno

(PEBD) 0.00 0.00 0.00 0.00 23.74 29.68 35.61

TOTAL 187.54 148.21 139.07 129.91 147.24 137.86 128.46


Teniendo en cuenta que el precio de 1 m2 (12,5 bloques) de mampostería es de 5,63

ctvs. A continuación, en las siguientes tablas se determina el análisis de precios

unitarios para cada porcentaje de reemplazo de materiales reciclados.

134

0 % de agregados reciclados (mezcla patrón)

Tabla 5.2: Análisis de Precios unitarios para el bloque convencional SERVIBLOCK

ÁNALISIS DE PRECIOS UNITARIOS

RUBRO: BLOQUE SERVIBLOCK (20*40*15 cm)

UNIDAD: m2

DETALLE: Agregados reciclados = 0 %

EQUIPOS ( E )

DESCRIPCIÓN CANT. TARIFA

COSTO

HORA RENDIM. COSTO UNIT.

A B C=A*B R D = C*R

Herramienta Manual 0.3500

Bloquera 1 30 2.5 0.0347 0.0868

SUBTOTAL (E) 0.4368

MANO DE OBRA (MO)

DESCRIPCIÓN CANT. SALARIO

COSTO


A B C = A*B R D = C*R

Peón (est. Ocup e2) 4 3.41 13.64 0.0620 0.8457

SUBTOTAL (MO) 0.8457

MATERIALES (M)

DESCRIPCIÓN UNIDAD CANT. P.UNITARIO COSTO UNIT.

A B C = A*B

Cemento kg 10.42 0.1600 1.6672

Agua kg 11.11 0.0005 0.0056

Chasqui kg 89.40 0.0150 1.3410

Polvo azul (arena) kg 76.61 0.0040 0.3064

SUBTOTAL (M) 3.3202

TRANSPORTE (T)


A B C = A*B

Cemento kg 10.42 0.0024 0.0250

Chasqui 3/8" kg 89.40 0.0004 0.0358

Polvo Azul (Arena) kg 76.61 0.0004 0.0306

SUBTOTAL (T) 0.0914

TOTAL COSTO DIRECTO

(E+MO+M+T) 4.69

COSTO INDIRECTO (I) (15%) 0.70

UTILIDAD (U) (5%) 0.23

COSTO TOTAL (E+MO+M+T+I+U) 5.63


135

Bloque con reemplazo de 27 % de Polialuminio (PEAL)

Tabla 5.3: Análisis de Precios unitarios para el 27% de Polietileno (PEAL)


RUBRO: BLOQUE 27% PEAL (20*40*15 cm)

UNIDAD: m2

DETALLE: Agregados reciclados PEAL = 27 %

EQUIPOS ( E )


COSTO


A B C=A*B R D = C*R


Bloquera 1 30 2.5 0.0347 0.0868

SUBTOTAL (E) 0.4368

MANO DE OBRA (MO)


COSTO


A B C=A*B R D = C*R

Peón (est. Ocup e2) 4 3.41 13.64 0.0620 0.8457


MATERIALES (M)


A B C=A*B

Cemento kg 10.42 0.1600 1.6672

Agua kg 6.06 0.0005 0.0030

Chasqui kg 65.05 0.0150 0.9158


Polialuminio (PEAL) kg 24.71 0.4400 10.8724

SUBTOTAL (M) 13.6423

TRANSPORTE (T)


A B C=A*B

Cemento kg 10.42 0.0024 0.0250

Chasqui 3/8" kg 61.05 0.0004 0.0244


SUBTOTAL (T) 0.0678

TOTAL COSTO DIRECTO

(E+MO+M+T) 14.99





136

Bloque con Reemplazo de 34 % de Polialuminio (PEAL)

Tabla 5.4: Análisis de Precios unitarios para el 34% de Polialuminio (PEAL)



UNIDAD: m2


EQUIPOS ( E )


COSTO


A B C=A*B R D = C*R


Bloquera 1 30 2.5 0.0347 0.0868

SUBTOTAL (E) 0.4368

MANO DE OBRA (MO)


COSTO


A B C=A*B R D = C*R

Peón (est. Ocup e2) 4 3.41 13.64 0.0620 0.8457


MATERIALES (M)


A B C=A*B

Cemento kg 10.42 0.1600 1.6672

Agua kg 6.06 0.0005 0.0030

Chasqui kg 65.05 0.0150 0.9158




TRANSPORTE (T)


A B C=A*B

Cemento kg 10.42 0.0024 0.0250

Chasqui 3/8" kg 61.05 0.0004 0.0244


SUBTOTAL (T) 0.0617

TOTAL COSTO DIRECTO

(E+MO+M+T) 17.64





137

Bloque con Reemplazo de 41 % de Polialuminio (PEAL)

Tabla 5.5: Análisis de Precios unitarios para el 41% de Polietileno (PEAL)



UNIDAD: m2


EQUIPOS ( E )


COSTO


A B C=A*B R D = C*R


Bloquera 1 30 2.5 0.0347 0.0868

SUBTOTAL (E) 0.4368

MANO DE OBRA (MO)


COSTO


A B C=A*B R D = C*R

Peón (est. Ocup e2) 4 3.41 13.64 0.0620 0.8457


MATERIALES (M)


A B C=A*B

Cemento kg 10.42 0.1600 1.6672

Agua kg 6.06 0.0005 0.0030

Chasqui kg 65.05 0.0150 0.9158




TRANSPORTE (T)


A B C=A*B

Cemento kg 10.42 0.0024 0.0250

Chasqui 3/8" kg 65.05 0.0004 0.0244


SUBTOTAL (T) 0.0556

TOTAL COSTO DIRECTO

(E+MO+M+T) 20.29





138

Bloque con Reemplazo de 27 % de Polietileno (PEBD)

Tabla 5.6: Análisis de Precios unitarios con 27% de Polietileno (PEBD)


RUBRO: BLOQUE 27% PEBD (20*40*15 cm)

UNIDAD: m2

DETALLE: Agregados reciclados PEBD = 27 %

EQUIPOS ( E )


COSTO


A B C=A*B R D = C*R


Bloquera 1 30 2.5 0.0347 0.0868

SUBTOTAL (E) 0.4368

MANO DE OBRA (MO)


COSTO


A B C=A*B R D = C*R

Peón (est. Ocup e2) 4 3.41 13.64 0.0620 0.8457


MATERIALES (M)


A B C=A*B

Cemento kg 10.42 0.1600 1.6672

Agua kg 6.06 0.0005 0.0030

Chasqui kg 61.05 0.0150 0.9158


Polietileno (PEBD) kg 23.74 0.4400 10.4456


TRANSPORTE (T)


A B C=A*B

Cemento kg 10.42 0.0024 0.0250

Chasqui 3/8" kg 61.05 0.0004 0.0244


SUBTOTAL (T) 0.0678

TOTAL COSTO DIRECTO

(E+MO+M+T) 14.57





139


Tabla 5.7: Análisis de precios unitarios con 34% de Polietileno (PEBD)



UNIDAD: m2


EQUIPOS ( E )


COSTO


A B C=A*B R D = C*R


Bloquera 1 30 2.5 0.0347 0.0868

SUBTOTAL € 0.4368

MANO DE OBRA (MO)


COSTO


A B C=A*B R D = C*R

Peón (est. Ocup e2) 4 3.41 13.64 0.0620 0.8457


MATERIALES (M)


A B C=A*B

Cemento kg 10.42 0.1600 1.6672

Agua kg 6.06 0.0005 0.0030

Chasqui kg 61.05 0.0150 0.9158




TRANSPORTE (T)


A B C=A*B

Cemento kg 10.42 0.0024 0.0250

Chasqui 3/8" kg 61.05 0.0004 0.0244


SUBTOTAL (T) 0.0914

TOTAL COSTO DIRECTO

(E+MO+M+T) 17.11





140


Tabla 5.8: Análisis de Precios unitarios con 41% de Polietileno (PEBD)



UNIDAD: m2


EQUIPOS ( E )


COSTO


A B C=A*B R D = C*R


Bloquera 1 30 2.5 0.0347 0.0868

SUBTOTAL € 0.4368

MANO DE OBRA (MO)


COSTO


A B C=A*B R D = C*R

Peón (est. Ocup e2) 4 3.41 13.64 0.0620 0.8457


MATERIALES (M)


A B C=A*B

Cemento kg 10.42 0.1600 1.6672

Agua kg 6.06 0.0005 0.0030

Chasqui kg 61.05 0.0150 0.9158




TRANSPORTE (T)


A B C=A*B

Cemento kg 10.42 0.0024 0.0250

Chasqui 3/8" kg 61.05 0.0004 0.0244


SUBTOTAL (T) 0.0556

TOTAL COSTO DIRECTO

(E+MO+M+T) 19.65





141

5.1.1 Resumen del análisis de costos

En la siguiente tabla se describe un resumen del costo por bloque para 1 m2 de

mampostería según su dosificación. Además se indica el material reciclado

necesario para fabricarlos.

Tabla 5.9: Resumen de costos según el tipo de bloque en estudio

RESUMEN DE COSTOS

Dosificación

Bloques por

m2 de

mampostería

Material

reciclado

por m2

Material

reciclado

por unidad

Costo

por

m2

Costo

por

unidad

Incremento

Unidad kg kg $ $ %

Bloque

convencional 12.5 0.00 0.00 5.63 0.45 0

27% PEAL 12.5 24.75 1.98 17.99 1.44 219.5

34% PEAL 12.5 30.88 2.47 21.17 1.69 276.0

41% PEAL 12.5 37.13 2.97 24.35 1.95 332.5

27% PEBD 12.5 23.75 1.90 17.48 1.40 210.5

34% PEBD 12.5 29.63 2.37 20.53 1.64 264.7

41% PEBD 12.5 35.63 2.85 23.58 1.89 318.8


Gráfica 5.1: Resumen de costos unitario según el tipo de bloque


0,45

1,44

1,69

1,95

1,4

1,64

1,89

0

0,5

1

1,5

2

2,5

Cost

o (

$)

Convencional 27% PEAL 34% PEAL 41% PEAL

27% PEBD 34% PEBD 41% PEBD

142

Gráfica 5.2: Resumen de costos por m2 de mampostería según el tipo de bloque


5.2 VENTAJAS Y DESVENTAJAS

5.2.1 Ventajas

En la Tabla 5.10 se presentan las ventajas de los datos obtenidos en los diferentes

ensayos sometidos a los bloques convencionales y ecológicos, cabe recalcar que los

datos analizados en este ítem son los obtenidos a los 28 días de edad.

5,63

17,99

21,17

24,35

17,48

20,53

23,58

0

5

10

15

20

25

30C

ost

o (

$)

Convencional 27% PEAL 34% PEAL 41% PEAL

27% PEBD 34% PEBD 41% PEBD

143

Tabla 5.10: Ventajas de los bloques ecológicos con respecto al bloque convencional y a

la norma INEN 3066

1. Reducción de la masa con respecto al bloque convencional

Tipo de bloque Masa (kg) Disminución (%)

Convencional 9.76 0.0%

27% PEAL 9.36 -4.1%

34% PEAL 7.60 -22.1%

41% PEAL 5.84 -40.2%

27% PEBD 6.71 -31.3%

34% PEBD 7.71 -21.0%

41% PEBD 6.98 -28.5%

2. Absorción menor a la establecida en la norma INEN 3066

Tipo de bloque Absorción (kg/m3) Disminución (%)

INEN 3066 288 0.0%

27% PEAL 222 -22.9%

34% PEAL 244 -15.3%

41% PEAL 254 -11.8%

27% PEBD 248 -13.9%

34% PEBD 213 -26.0%

41% PEBD 235 -18.4%

3. Reducción de la densidad con respecto al bloque convencional e INEN 3066

Tipo de bloque Densidad (kg/m3)

Disminución con

respecto al

convencional

Disminución

con respecto a

la norma

INEN 3066 1680 - 0.0%

Convencional 1553 0.0% -7.6%

27% PEAL 1475 -5.0% -12.2%

34% PEAL 1261 -18.8% -24.9%

41% PEAL 1044 -32.8% -37.9%

27% PEBD 1118 -28.0% -33.5%

34% PEBD 1232 -20.7% -26.7%

41% PEBD 1164 -25.0% -30.7%

4. Resistencia a la compresión mayor al promedio de 3 bloques establecida en la

norma INEN 3066 de 4 Mpa

Tipo de bloque Esfuerzo (MPa) Aumento (%)

INEN 3066 4.00 0.0%

34% PEBD 4.34 8.5%

5. Resistencia a la compresión mayor a la individual establecida en la norma

INEN 3066 de 3.5 Mpa

Tipo de bloque Esfuerzo (MPa) Aumento (%)

INEN 3066 3.50 0.0%

27% PEAL 3.63 3.7%


144

5.2.2 Desventajas

En la Tabla 5.11 se presentan las desventajas de los datos obtenidos en los diferentes

ensayos sometidos a los bloques convencionales y ecológicos, incluyendo el

resumen de costos por bloque unitario. Cabe recalcar que los datos analizados en

este ítem son los obtenidos a los 28 días de edad.

Tabla 5.10: Desventajas de los bloques ecológicos con respecto al bloque convencional y

a la norma INEN 3066

1. Aumento parcial de la absorción en relación al bloque convencional

Tipo de bloque Absorción (kg/m3) Disminución (%)

Convencional 225 0.0%

27% PEAL 222 -1.3%

34% PEAL 244 8.4%

41% PEAL 254 12.9%

27% PEBD 248 10.2%

34% PEBD 213 -5.3%

41% PEBD 235 4.4%

2. Disminución de la resistencia a la compresión con respecto al bloque

convencional

Tipo de bloque Esfuerzo (Mpa) Disminución (%)


27% PEAL 3.63 -25.0%

34% PEAL 3.60 -25.6%

41% PEAL 2.00 -58.7%

27% PEBD 3.78 -21.9%

34% PEBD 4.34 -10.3%

41% PEBD 3.38 -30.2%

3. Resistencia a la compresión menor al promedio de 3 bloques establecida en

la norma INEN 3066 de 4 Mpa


INEN 3066 4.00 0.0%

27% PEAL 3.63 -9.3%

34% PEAL 3.60 -10.0%

41% PEAL 2.00 -50.0%

27% PEBD 3.78 -5.5%

41% PEBD 3.38 -15.5%

4. Resistencia a la compresión menor a la individual establecida en la norma

INEN 3066 de 3.5 Mpa


INEN 3066 3.50 0.0%

41% PEAL 2.00 -42.9%

145

41% PEBD 3.38 -3.4%

5. Incremento del costo por unidad de bloque con respecto al convencional

Tipo de bloque Costo ($) Aumento (%)


27% PEAL 1.44 220.0%

34% PEAL 1.69 275.6%

41% PEAL 1.95 333.3%

27% PEBD 1.4 211.1%

34% PEBD 1.64 264.4%

41% PEBD 1.89 320.0%


5.3 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.3.1 Conclusiones

Desde la propuesta de la investigación, al PEAL y PEBD se los consideró como

áridos gruesos debido a su forma y granulometría, confirmándose esta

deducción al realizar el análisis granulométrico de estos materiales.

El ensayo de colorimetría no pudo ser realizado en el Polialuminio (PEAL)

debido a una reacción química entre este compuesto y la sosa cáustica,

presentando una irradiación de calor y emanación del gas Hidrógeno. Además,

en el ensayo de determinación del flujo en morteros, al unirse el con el PEAL,

desencadenaron la liberación de los gases Hidrógeno (H2) y Metano (CH4),

formando burbujas que se incorporaban a este material. Esta reacción convertía

al mortero en poroso y de baja densidad.

De acuerdo a la dosificación del bloque convencional, la mezcla cumple con los

requisitos mínimos de la norma INEN 3066, por lo que no se procedió a realizar

ningún diseño, además de que con esta dosificación simplemente se reemplazan

146

los materiales reciclados. De esta manera la comparación de resultados fue más

equitativa entre los nuevos mampuestos con los convencionales.

De los resultados obtenidos en la presente investigación, se confirma la

hipótesis planteada. Los bloques con reemplazo de los componentes reciclados,

igualaron y en algunos casos superaron las propiedades físico – mecánicas del

bloque convencional, siendo las mezclas óptimas los bloques con 27% de PEAL

y 34% de PEBD.

Los reemplazos de 34% y 41% de PEAL sobrepasan el límite de ±3 mm que

debe variar un bloque en cualquiera de sus dimensiones. Los bloques con 34%

de PEAL tienen una altura promedio de 204 mm, mientras que los bloques con

41% de PEAL tienen 205 mm.

Se determinó que todas las mezclas tuvieron una reducción de la masa con

respecto al bloque convencional. El bloque con 41% de PEAL tuvo la menor

masa registrada, con 5,84 kg a los 28 días de edad, es decir, 40% menor al del

boque convencional. Mientras que el bloque óptimo (34% de PEBD) tuvo una

masa promedio de 7,71 kg a los 28 días, reduciéndola en 21%.

Con respecto a las mezclas con PEBD, estas no disminuyen progresivamente

conforme se realizan los reemplazos, es decir, los bloques con 34% de PEBD

incrementan la masa y en el siguiente reemplazo vuelven a disminuir, esto se

debe a que hay un efecto de densidad máxima, visto en el diseño de mezclas de

hormigón. En este punto del reemplazo los componentes llegan a tener su

máxima densidad y por ende su masa aumenta.

147

Los dos primeros reemplazos de cada material en los bloques, 27% y 34% de

PEAL, 27% y 34% PEBD cumplen con la resistencia neta mínima individual

de 3,5 Mpa, pero solo el reemplazo de 34% de PEBD cumple con la resistencia

neta mínima del promedio de tres bloques que es 4 Mpa.

El bloque con 34% de PEBD dio los mejores resultados, cumpliendo con todas

las características descritas en la norma INEN 3066. Las 3 aristas no sobrepasan

la variación de ±3 mm. Sus propiedades Absorción de agua = 248 kg/m3 y

Densidad = 1232 kg/m3, son menores a los valores máximos descritos en la

norma y la resistencia neta a la compresión a los 28 días = 4,84 Mpa, supera al

valor de 4 Mpa.

Este tipo de mampuestos no solo cumplen con las especificaciones de los

Bloques Tipo B utilizados para paredes divisorias, sino que también podrían

usarse como Bloques Tipo C en losas de alivianamiento, debido que la

resistencia mínima es menos exigente.

Al realizar la prueba de impacto se pudo observar que los bloques

convencionales se rompieron sin oponer resistencia alguna, los bloques con

PEAL se partieron en varios trozos menores al del convencional, mientras que

los bloques con PEBD solo presentaron fisuras, manteniéndose compactos

gracias a las fibras que unen a los áridos.

A comparación del bloque convencional, los bloques en estudio tuvieron un

incremento significativo del costo. El bloque con 41% de PEAL fue el más

costoso, incrementándose en más del 300%. Esto se debe al costo de los

materiales reciclados procesados que la empresa proveedora los vende, siendo

148

la única fábrica en el Ecuador que reutiliza el Polialuminio (PEAL) y Polietileno

(PEBD).

De acuerdo al análisis físico del efecto de péndulo invertido de la teoría sismo

resistente, se puede concluir que mientras menor sea la carga muerta de la

estructura, menor será su desplazamiento lateral, su período de vibración y

también menor será su deriva de piso.

5.3.2 Recomendaciones:

En nuestro país es necesario introducir nuevos sistemas constructivos diferentes

a los convencionales, que tengan menos peso, con estructuras más seguras ante

la acción sísmica, que no presenten patologías en lo que respecta a

mamposterías, que sean menos flexibles con ideas innovadoras.

Es necesario y oportuno un continuo control de calidad en el proceso de

producción en la bloquera, ya que es fundamental mantener un contenido de

humedad constante evitando que agentes climatológicos alteren las propiedades

de los agregados.

Es indispensable y de vital importancia el almacenamiento de los bloques en el

proceso de fraguado y curado por lo que necesariamente la bloquera está

implementando galpones en toda el área. De esta manera se puede evitar que el

Sol o la lluvia provoquen una disminución de la resistencia a la compresión en

los ensayos posteriores.

Para garantizar que los bloques cumplan el propósito y su uso en obra para el

cual fueron diseñados, la mampostería construida con este producto debe ser

enlucida con un mortero de espesor necesario para que resista al fuego y de esta

149

manera se pueda conservar la integridad de los bloques ante eventos como

incendios.

Las canteras que están encargadas de vender su material pétreo a las distintas

bloqueras deberían proporcionar información más técnica y detallada, por lo

que se debería tener un control de estos aspectos por parte de las entidades

gubernamentales.

Las bloqueras deben ubicarse en zonas industriales por su contaminación

auditiva que supera los 85 (db) llegando a un valor de 109 (db)

aproximadamente lo cual ya crea un daño considerable a las personas que se

encuentren alrededor de la maquinaria; además las ondas generadas por la

vibración están directamente en contacto con el suelo causando problemas en

una zona residencial.

De acuerdo a los ensayos obtenidos en resistencia a la compresión, se

recomienda usar un cemento resistente a los sulfatos, evitando la reacción

química con el aluminio. De esta manera los bloques ecológicos pueden resistir

mayores esfuerzos a la compresión.

Observando los resultados obtenidos de los bloques con reemplazo de

Polietileno de baja densidad, es recomendable realizar una investigación similar

utilizando Polietileno de Alta Densidad, para que mejore aún más la resistencia

a la compresión y disminuya la capacidad de absorber agua. Este material se

encuentra en tapas de botellas, juguetes y todo tipo de plástico rígido.

Para el empleo de los bloques con PEAL o PEBD se recomienda emplearlo con

un diseño geométrico armable diferente al convencional, el cual hace posible

150

conformar un muro tan solo con ensamblar las piezas sin necesidad de usar

cemento, convirtiendo al muro en un elemento más compacto y sólido. Otra

ventaja de este sistema es que permite colocar las instalaciones eléctricas o de

agua potable fácilmente por el interior de los bloques, ahorrando tiempo y

dinero la colocación de mortero de junta el cual ahorra tiempo y dinero.

151

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de hormigón con fibra de cabuya. (Tesis de grado). Universidad Central del Ecuador.

Quito, Ecuador.

http://www.revistalideres.ec/lideres/tetra-pak-ecuaplastic-unen-cuidar.html

http://www.revistalideres.ec/lideres/tetra-pak-ecuaplastic-unen-cuidar.html

155

ZENIL, A. (2011). Pontencial de reciclaje de envases multicapas de las estaciones de

transferencia Coyoacán y Xochimilco del Distrito Federal. (Tesis del grado de

Maestría). Universidad Nacional Autónoma de México. México.

156

ANEXOS

ANEXO A: ENSAYOS DE COLORIMETRÍA DE MATERIALES

A.1 INFORME DE DETERMINACIÓN DE IMPUREZAS ORGÁNICAS EN EL

AGREGADO FINO

NORMA ASTM C 40

NORMA INEN 855

Datos Generales

Material: Polvo azul

Origen: Cantera Fucusucu

Ubicación: San Antonio de Pichincha - Pichincha

Fecha de Muestreo: 13 de junio del 2017

Fecha de Ensayo: 14 de junio del 2017

Resultados del ensayo

COMPARADOR DEL COLOR

Color de acuerdo a

la Escala de Gardner 5

Número de orden en

el comparador 1

Observación

Presenta una nula

cantidad de materia

orgánica.

157


AGREGADO GRUESO

NORMA ASTM C 40

NORMA INEN 855

Datos Generales

Material: Chasqui

Origen: Cantera El Boliche

Ubicación: Cotopaxi





Color de acuerdo a

la Escala de Gardner 14

Número de orden en

el comparador 4

Observación

Presenta materia

orgánica en altas

cantidades.

158


POLIALUMINIO (PEAL)

NORMA ASTM C 40

NORMA INEN 855

Datos Generales

Material: Polialuminio

Origen: Ecuaplastic

Ubicación: Alangasí - Pichincha





Observación

El ensayo no fue factible

realizarlo debido a que se

presentó una reacción

química entre el aluminio del

PEAL con el Hidróxido de

Sodio. El PEAL absorbió el

líquido y se desprendió calor

Justificación

El aluminio reacciona con la

base y forma un complejo de

aluminato de sodio,

desprendiendo hidrógeno

(López, 2015).

Reacción 2Al + 2NaOH + 2H2O →

2NaAlO2 + 3H2

159

ANEXO B: INFORMES DEL ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DE

MATERIALES

B.1 INFORME DEL ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DEL AGREGADO FINO

NORMA ASTM C 136

NORMA INEN 696

Datos Generales

Material: Polvo azul (Muestra 1-P1)






Masa inic. seca (g): 479.1 Código de muestra: 1 – P1

Tamiz

(ASTM)

Abertura

(mm)

Masa

retenida

(g)

% Retenido %

Pasante

% Pasante

Parcial Acum. Límites

3/8 '' 9.50 0.0 0.00 0.00 100.00 100 100

No. 4 4.75 1.2 0.25 0.25 99.75 95 100

No. 8 2.36 83.0 17.35 17.60 82.40 80 100

No. 16 1.18 118.6 24.79 42.38 57.62 50 85

No. 30 0.60 67.8 14.17 56.55 43.45 25 60

No. 50 0.30 54.5 11.39 67.94 32.06 10 30

No. 100 0.15 47.5 9.93 77.87 22.13 2 10

Bandeja < 0.15 105.9 22.13 100.00 0.00

Masa total (g): 478.5 Ret. Acum.: 262.59 % Masa perdida: 0.13%

Tamaño nominal máximo: No. 4 Módulo de finura: 2.63

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,10 1,00 10,00PO

RC

EN

TA

JE

QU

E P

AS

A (

%)

ABERTURA DEL TAMIZ (MM)

MUESTRA

1-P1

LÍMITE

SUPERIOR

LÍMITE

INFERIOR

CURVA GRANULOMÉTRICA DEL POLVO AZUL (MUESTRA 1-P1)

160

B.2 INFORME DEL ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DEL AGREGADO FINO

NORMA ASTM C 136

NORMA INEN 696

Datos Generales







M. inic. seca (g): 476.6 Código de muestra: 2 – P1

Tamiz

(ASTM)

Abertura

(mm)

Masa

retenida

(g)

% Retenido %

Pasante

% Pasante

Parcial Acumulado Límites

3/8 '' 9.50 0.0 0.00 0.00 100.00 100 100

No. 4 4.75 1.2 0.25 0.25 99.75 95 100

No. 8 2.36 82.2 17.29 17.54 82.46 80 100

No. 16 1.18 114.7 24.12 41.66 58.34 50 85

No. 30 0.60 69.9 14.70 56.36 43.64 25 60

No. 50 0.30 54.2 11.40 67.76 32.24 10 30

No. 100 0,15 46.9 9.86 77.62 22.38 2 10

Bandeja < 0.15 106.4 22.38 100.00 0.00



0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,10 1,00 10,00

PO

RC

EN

TA

JE

QU

E P

AS

A (

%)


MUESTRA

2-P1

LÍMITE

SUPERIOR

LÍMITE

INFERIOR

CURVA GRANULOMÉTRICA DEL POLVO AZUL (MUESTRA 2-1P)

161

B.3 INFORME DEL ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DEL AGREGADO

GRUESO

NORMA ASTM C 136

NORMA INEN 696

Datos Generales

Material: Chasqui (Muestra 1-C1)






Masa inic. seca (g): 1005.2 Código de muestra: 1 – C1

Tamiz

(ASTM)

Abertura

(mm)

Masa

retenida

(g)

% Retenido %

Pasante

% Pasante


1/2 '' 12.50 45.2 4.50 4.50 95.50 100 100

3/8 '' 9.50 41.2 4.10 8.60 91.40 100 100

No. 4 4.75 164.9 16.42 25.02 79.98 95 100

No. 8 2.36 241.9 24.09 49.11 50.89 80 100

No. 16 1.18 228.1 22.71 71.82 28.18 50 85

No. 30 0.60 211.5 21.06 92.88 7.12 25 60

No. 50 0.30 42.5 4.23 97.11 2.89 10 30

No. 100 0,15 6.9 0.69 97.80 2.20 2 10

Bandeja < 0.15 22.1 2.20 100.00 0.00


Tamaño nominal máximo: 3/8’’ Módulo de finura: 4.42

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,10 1,00 10,00

PO

RC

EN

TA

JE

QU

E P

AS

A (

%)


MUESTRA

1-C1

LÍMITE

SUPERIOR

LÍMITE

INFERIOR

CURVA GRANULOMÉTRICA DE CHASQUI (MUESTRA 1-C1)

162

B.4 INFORME DEL ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DEL AGREGADO

GRUESO

NORMA ASTM C 136

NORMA INEN 696

Datos Generales







Masa inic. seca (g): 992.0 Código de muestra: 2 – C1

Tamiz

(ASTM)

Abertura

(mm)

Masa

retenida

(g)

% Retenido %

Pasante

% Pasante


1/2 '' 12.50 62.9 6.35 6.35 93.65 100 100

3/8 '' 9.50 57.3 5.79 12.14 87.86 100 100

No. 4 4.75 192.8 19.47 31.60 68.40 95 100

No. 8 2.36 255.4 25.79 57.39 42.61 80 100

No. 16 1.18 208.4 21.04 78.43 21.57 50 85

No. 30 0.60 155.2 15.67 94.10 5.90 25 60

No. 50 0.30 30.9 3.12 97.22 2.78 10 30

No. 100 0.15 6.3 0.64 97.86 2.14 2 10

Bandeja < 0.15 21.2 2.14 100.00 0.00



0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,10 1,00 10,00

PO

RC

EN

TA

JE

QU

E P

AS

A (

%)


MUESTRA

2-C1

LÍMITE

SUPERIOR

LÍMITE

INFERIOR

CURVA GRANULOMÉTRICA DEL CHASQUI (MUESTRA 2-C1)

163

B.5 INFORME DEL ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DEL POLIALUMINIO

(PEAL)

NORMA ASTM C 136

NORMA INEN 696

Datos Generales

Material: Polialuminio (PEAL) (Muestra 1-A1)

Origen: Ecuaplastic


Fecha de Muestreo: 05 de julio del 2017

Fecha de Ensayo: 05 de julio del 2017


Masa inic. seca (g): 516.2 Código de muestra: 1 – A1

Tamiz

(ASTM)

Abertura

(mm)

Masa

retenida

(g)

% Retenido %

Pasante

% Pasante


3/8 '' 9.50 0.7 0.14 0.14 99.86 100 100

No. 4 4.75 66.9 12.98 13.11 86.89 95 100

No. 8 2.36 243.7 47.27 60.39 39.61 80 100

No. 16 1.18 135.8 26.34 86.73 13.27 50 85

No. 30 0.60 39.1 7.58 94.32 5.68 25 60

No. 50 0.30 22.1 4.29 98.60 1.40 10 30

No. 100 0.15 4.8 0.93 99.53 0.47 2 10

Bandeja < 0.15 2.4 0.47 100.00 0.00



0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,10 1,00 10,00

PO

RC

EN

TA

JE

QU

E P

AS

A (

%)


MUESTRA

1-A1

LÍMITE

SUPERIOR

LÍMITE

INFERIOR

CURVA GRANULOMÉTRICA DEL POLIALUMINIO (MUESTRA 1-A1)

164

B.6 INFORME DEL ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DEL POLIETILENO

(PEBD)

NORMA ASTM C 136

NORMA INEN 696

Datos Generales

Material: Polietileno (PEBD) (Muestra 1-L1)

Origen: Ecuaplastic





Masa inic. seca (g): 501.5 Código de muestra: 1 – L1

Tamiz

(ASTM)

Abertura

(mm)

Masa

retenida

(g)

% Retenido %

Pasante

% Pasante


3/8 '' 9.50 3.7 0.74 0.74 99.26 100 100

No. 4 4.75 77.1 15.39 16.13 83.87 95 100

No. 8 2.36 263.5 52.61 68.74 31.26 80 100

No. 16 1.18 131.3 26.21 94.95 5.05 50 85

No. 30 0.60 22.6 4.51 99.46 0.54 25 60

No. 50 0.30 2.2 0.44 99.90 0.10 10 30

No. 100 0.15 0.4 0.08 99.98 0.02 2 10

Bandeja < 0.15 0.1 0.02 100.00 0.00



0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,10 1,00 10,00

PO

RC

EN

TA

JE

QU

E P

AS

A (

%)


MUESTRA

1-L1

LÍMITE

SUPERIOR

LÍMITE

INFERIOR

CURVA GRANULOMÉTRICA DEL POLIETILENO (MUESTRA 1-L1)

165

ANEXO C: INFORMES DEL ENSAYO DE PESO ESPECÍFICO Y

CAPACIDAD DE ABSORCIÓN

C.1 INFORME DE PESO ESPECÍFICO Y CAPACIDAD DE ABSORCIÓN DEL

AGREGADO FINO

NORMA ASTM C 070

NORMA INEN 856

Datos Generales







PESO ESPECÍFICO DEL AGREGADO FINO (POLVO AZUL)

Parámetro Medida

1 Masa de picnómetro + Polvo azul SSS (g) 650.6

2 Masa de picnómetro (g) 150.8

3 Masa de picnómetro calibrado 500 ml (g) 650.8

4 Masa de polvo azul en SSS (g) 500.0

5 Masa de picnómetro + Polvo azul SSS + Agua (g) 953.1

6 Volumen desalojado (cm3) 197.7

7 Peso específico en estado seco (g/cm3) 2.45

8 Peso específico en estado SSS (g/cm3) 2.53

CAPACIDAD DE ABSORCIÓN DEL AGREGADO FINO

(POLVO AZUL)

Parámetro Medida

1 Masa del Polvo azul SSS (g) 500.0

2 Masa del Polvo azul seco (g) 483.7

3 Masa de agua (g) 16.3

4 Capacidad de absorción (%) 3.37

166


AGREGADO GRUESO

NORMA ASTM C 128

NORMA INEN 857

Datos Generales






Resultados del ensayo de Peso Específico

PESO ESPECÍFICO DEL CHASQUI PASANTE DEL TAMIZ No. 4

Parámetro Medida

1 Masa de picnómetro + Chasqui SSS (g) 400.50

2 Masa del chasqui en SSS (g) 250.00

3 Masa de picnómetro + Chasqui SSS + Alcohol (g) 726.50

4 Densidad del alcohol (g/cm3) 0.89




PESO ESPECÍFICO DEL CHASQUI RETENIDO EN EL TAMIZ No. 4

8 Masa del chasqui en SSS (g) 1249.90

9 Masa del chasqui en alcohol (g) 258.50




INTERPOLACIÓN DE RESULTADOS DE PESO ESPECÍFICO

13 Peso específico del Chasqui fino en estado seco (g/cm3) 1.43

14 Peso específico del Chasqui fino en estado SSS (g/cm3) 1.85

15 Porcentaje del Chasqui fino (%) 76.93

16 Peso específico del Chasqui grueso en estado seco (g/cm3) 0.87

17 Peso específico del Chasqui grueso en estado SSS (g/cm3) 1.13

18 Porcentaje del Chasqui grueso (%) 23.07

19 Peso específico del Chasqui en estado seco (g/cm3) 1.30

20 Peso específico del Chasqui en estado SSS (g/cm3) 1.68

167

Resultados del ensayo de Capacidad de Absorción

CAPACIDAD DE ABSORCIÓN DEL CHASQUI PASANTE DEL

TAMIZ No. 4

Parámetro Medida

1 Masa del Chasqui fino SSS (g) 500

2 Masa del Chasqui seco (g) 386.6

3 Masa del alcohol (g) 113.4


CAPACIDAD DE ABSORCIÓN DEL CHASQUI RETENIDO EN EL

TAMIZ No. 4

5 Masa del Chasqui grueso SSS (g) 1249.9

6 Masa del Chasqui seco (g) 778.6

7 Masa del alcohol (g) 471.3


INTERPOLACIÓN DE RESULTADOS DE CAPACIDAD DE

ABSORCIÓN

9 Absorción del Chasqui pasante del tamiz No. 4 (%) 29.33

10 Porcentaje del Cascajo pasante del tamiz No. 4 (%) 76.93

11 Absorción del Cascajo grueso (%) 60.53

12 Porcentaje del Cascajo grueso (%) 23.07


168


POLIALUMINIO (PEAL)

NORMA ASTM C 070

NORMA INEN 856

Datos Generales

Material: Polialuminio (PEAL)

Origen: Ecuaplastic





PESO ESPECÍFICO DEL POLIALUMINIO

Parámetro Medida

1 Masa de picnómetro + Polialuminio SSS (g) 315.8

2 Masa de picnómetro (g) 172

3 Masa de picnómetro calibrado gasolina 500 ml (g) 541.7

4 Masa de picnómetro + Polialuminio SSS + Gasol. (g) 581.2

5 Masa del Polialuminio en SSS (g) 143.8

6 Densidad de la gasolina (g/cm3) 0.74




CAPACIDAD DE ABSORCIÓN DEL POLIALUMINIO

Parámetro Medida

1 Masa del Poly-aluminio SSS con gasolina (g) 506.8

2 Masa del Poly-aluminio seco (g) 416.3

3 Masa de la gasolina (g) 90.5


169


POLIETILENO (PEBD)

NORMA ASTM C 070

NORMA INEN 856

Datos Generales

Material: Polietileno (PEBD)

Origen: Ecuaplastic





PESO ESPECÍFICO DEL POLIETILENO

Parámetro Medida

1 Masa de picnómetro + Polietileno SSS (g) 277.4

2 Masa de picnómetro (g) 172.0

3 Masa de picnómetro calibrado gasolina 500 ml (g) 541.7

4 Masa de picnómetro + Polietileno SSS + Gasol. (g) 567.2

5 Masa del Polietileno en SSS (g) 105.4

6 Densidad de la gasolina (g/cm3) 0.74


8 Peso específico (g/cm3) 0.98

El peso específico del Polietileno en estado SSS es de 0,98 g/cm3, mientras que la

capacidad de absorción es nula al ser plástico.

170

ANEXO D: INFORMES DEL ENSAYO DE DENSIDAD SUELTA Y

COMPACTA DE MATERIALES

D.1 INFORME DE DENSIDAD APARENTE SUELTA Y COMPACTADA DEL

CHASQUI

NORMA ASTM C 29

NORMA INEN 858:83

Datos Generales

Material: Chasqui






DENSIDAD APARENTE SUELTA

1 Recipiente vacío (g) 629.7

2 Volumen del Molde (cm3) 1000

3 Recipiente + Chasqui (m1) (g) 1290.0



6 Promedio Recipiente + Chasqui (g) = (m1+m2+m3) /3 1293.63

7 Masa del material (g) = (6) - (1) 663.93

8 Gravedad específica (Determinada en el numeral 3.5.4) 1.30

9 Peso volumétrico suelto (kg/m3) = (8) / (2) 663.93

10 Porcentaje de vacíos (%) 48.8

DENSIDAD APARENTE COMPACTADA






6 Promedio Recipiente + Chasqui (g) = (m1+m2+m3) /3 1340.37





171


POLIALUMINIO (PEAL)

NORMA ASTM C 29

NORMA INEN 858:83

Datos Generales

Material: Polialuminio (PEAL)

Origen: Ecuaplastic








3 Recipiente + Polialuminio (m1) (g) 1095.2



6 Promedio Recipiente + Polialuminio (g) = (m1+m2+m3)/3 1097.53











6 Promedio Recipiente + Polialuminio (g) = (m1+m2+m3)/3 1146.90





172


POLIETILENO (PEBD)

NORMA ASTM C 29

NORMA INEN 858:83

Datos Generales

Material: Polietileno (PEBD)

Origen: Ecuaplastic








3 Recipiente + Polietileno (m1) (g) 932.6



6 Promedio Recipiente + Polietileno (g) = (m1+m2+m3)/3 935.03











6 Promedio Recipiente + Polietileno (g) = (m1+m2+m3)/3 967.77





173

ANEXO E: INFORME DEL ENSAYO DE FLUJO EN MORTEROS

NORMA ASTM C 1437

NORMA INEN 2502

Datos Generales

Temperatura del laboratorio: 25 ℃ Humedad: 65%

Fecha de Elaboración: 24 de julio del 2017


FLUJO Y RELACIÓN W/C DEL MORTERO CON CHASQUI

1 Medida 1 (mm) 220

2 Medida 2 (mm) 219

3 Medida 3 (mm) 220

4 Medida 4 (mm) 218

5 Promedio de las 4 medidas (mm) 219

6 Flujo del mortero (%) 119.3

7 Relación w/c 0.70

FLUJO Y RELACIÓN W/C DEL MORTERO CON POLIALIMUNIO (PEAL)

1 Medida 1 (mm) 218

2 Medida 2 (mm) 220

3 Medida 3 (mm) 219

4 Medida 4 (mm) 217




FLUJO Y RELACIÓN W/C DEL MORTERO CON POLIETILENO (PEBD)

1 Medida 1 (mm) 220

2 Medida 2 (mm) 221

3 Medida 3 (mm) 224

4 Medida 4 (mm) 221




174

ANEXO F: INFORMES DE LOS ENSAYO DE RESISTENCIA A

LACOMPRESIÓN CUBOS DE MORTEROS

F.1 INFORME DEL ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE

CUBOS DE MORTERO CON CHASQUI

NORMA ASTM C 109M -07

NORMA INEN 488

Datos Generales

Material: Mortero con Chasqui



RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE CUBOS DE MORTERO CON

CHASQUI

Nº

Código

de la

muestra

Edad

(días)

Dimensiones (mm) Sección

(mm²)

Carga

(KN)

Esfuerzo

(MPa)

Lado 1 Lado 2 Lado 3 Parcial Prom.

1 1C 1 50.0 51.4 50.8 2570.0 15.3 5.95 5.75

2 2C 1 49.4 50.7 49.8 2504.6 13.9 5.55

3 3C 3 50.4 50.0 50.2 2520.0 32.4 12.86 12.82

4 4C 3 50.8 49.6 50.0 2519.7 32.2 12.78

5 5C 7 51.3 51.4 51.0 2636.8 49.3 18.70 18.38

6 6C 7 49.5 50.9 51.1 2519.6 45.5 18.10

Observación: Este material tiende a grueso y fino, por lo

que aporta más resistencia al cubo.

175


CUBOS DE MORTERO CON POLIALUMINIO (PEAL)


NORMA INEN 488

Datos Generales

Material: Mortero con Polialuminio




POLIALUMINIO (PEAL)

Nº

Código

de la

muestra

Edad

(días)


(mm²)

Carga

(KN)

Esfuerzo

(MPa)


1 1P 1 50,3 50,3 50,5 2530,1 0,7 0,28 0,26

2 2P 1 50,4 50,2 50,1 2530,1 0,6 0,24

3 3P 3 49,0 50,2 50,7 2459,8 0,7 0,28 0,33

4 4P 3 50,0 49,1 50,2 2455,0 0,9 0,37

5 5P 7 50,4 50,1 50,1 2525,0 1,1 0,40 0,47

6 6P 7 51,3 49,5 50,2 2539,4 1,3 0,50

Observación: Se observó una reacción entre el cemento

y el PEAL, sufriendo una expansión considerable del

mortero antes del fraguado. La reacción produjo un

escape de burbujas de gas, dándole una consistencia

porosa al cubo.

176


CUBOS DE MORTERO CON POLIETILENO (PEBD)


NORMA INEN 488

Datos Generales

Material: Mortero con Polietileno




POLIETILENO (PEBD)

Nº

Código

de la

muestra

Edad

(días)


(mm²)

Carga

(KN)

Esfuerzo

(MPa)


1 1L 1 50,0 50,2 50,3 2510,0 1,2 0,48

0,52 2 2L 1 50,1 50,1 50,5 2510,0 1,2 0,48

3 3L 1 50,1 50,0 50,1 2505,0 1,5 0,60

4 4L 3 49,4 50,6 50,9 2499,6 3,7 1,48

1,65 5 5L 3 50,9 50,9 49,8 2590,8 4,4 1,70

6 6L 3 50,9 50,0 51,1 2545,0 4,5 1,77

7 7L 7 49,8 48,7 51,1 2425,3 5,5 2,27

2,23 8 8L 7 50,0 48,3 49,0 2415,0 5,3 2,19

9 9L 7 50,4 48,9 50,1 2464,6 5,5 2,23

Observación: Los cubos de polietileno son muy livianos

y de poca resistencia. Debido a que este material tiende a

grano grueso, y que en los cubos se utilizó material fino

no podría decirse que ésta sea su resistencia real. Se

concluye que sus partículas más finas pasantes del N°30

no aportan con resistencia.

177

ANEXO G: INFORMES DE LOS ENSAYOS CARACTERÍSTICOS DEL

CEMENTO

G.1 INFORME DEL ENSAYO DE DENSIDAD DEL CEMENTO

NORMA ASTM C 188

NORMA INEN 156

Datos Generales

Marca: Selvalegre Plus

Tipo: Puzolánico tipo IP

Fecha de Elaboración: 29 de septiembre del 2017


DENSIDAD DEL CEMENTO POR EL MÉTODO LE CHATELLIER

Parámetro Medida

1 Lectura inicial del frasco + Gasolina (cm3) 0.4

2 Masa inicial del frasco + Gasolina (g) 324.7

3 Lectura final del frasco + Gasolina (cm3) 22.2

4 Masa final del frasco + Gasolina (g) 388.7

5 Masa del cemento (g) 64.0

6 Volumen (cm3) 21.8

7 Densidad del cemento (g/cm3) 2.94

178

G.2 INFORME DEL ENSAYO DE CONSISTENCIA NORMAL DEL CEMENTO

NORMA ASTM C 187

NORMA INEN 157

Datos Generales



Temperatura del laboratorio: 22 ℃

Humedad del laboratorio: 60 %



CONSISTENCIA NORMAL DEL CEMENTO A

UNA PENETRACIÓN DE 10 MM

1 Masa del cemento (g) 650

2 Masa del agua (g) 182

3 Consistencia (%) 28

G.3 INFORME DEL ENSAYO DETIEMPO DE FRAGUADO DEL CEMENTO

NORMA ASTM C 187

NORMA INEN 157

Datos Generales





Muestra Fraguado inicial Fraguado final

(Penetración 25 mm) (Penetración 0 mm)

Cemento Selva

Alegre Plus TIPO

IP

8:32 am – 11:00 am 8:32 am – 12:22 pm

148 min 230 min

179

ANEXO H: REGISTRO FOTOGRÁFICO

Materiales y equipos de Ecuaplastic

Almacenamiento de pacas de las

láminas provenientes de los envases

multicapa de Tetrapak.

Máquina trituradora de láminas de

PEAL

Máquina Aglutinadora Vista frontal de la máquina

peletizadora ECUAPLASTIC

180

Vista Lateral de la Máquina

Peletizadora ECUAPLASTIC

Polietileno de baja densidad (PEBD)

Aglutinado

Polialuminio (PEAL) Peletizado Visita técnica a la fábrica de

ECUAPLASTIC

181

Caracterización de materiales

Cuarteo manual del chasqui Saturación de los poros del chasqui

para el ensayo de absorción

Verificación del estado SSS mediante el

cono Tamizado del polietileno

182

Ensayo de Densidad con el Metodo del

picnometro del polialuminio (PEAL) Masa seco al horno del polvo azul

Saturación de poros con gasolina en los materiales de polialuminio (PEAL) y

Polietileno (PEBD) para el ensayo de absorción

Obtención de las dimensiones planas en los cubos de mortero

183

Elaboración y pruebas de los bloques en estudio

Tamizado manual del polvo de piedra Dosificación al volumen por

componente

Llenado manual en la mezcladora de eje

horizontal Llenado mecánico en la mezcladora

de eje horizontal

184

Bajada de la mezcla desde la cámara a la

máquina

Colocación de las bandejas en la

máquina estática

Compactación por levas para los martillos compactadores

185

Transporte de los bloques al galpón con

un monta carga

Almacenamiento de los bloques en

galpón

Identificación de bloques con spray de pintura

186

Resistencia al impacto del bloque con reemplazo de 27% PEAL in situ

Refrentado de 6 mm para bloques con reemplazo de PEAL y PEBD

Fallas Tipica del bloque convencional de la fabrica SERVIBLOCK

187

Fallas Tipica del bloque con reemplazo de 41% de polialuminio (PEAL)

Fallas Tipica del bloque con reemplazo de 27% Polietileno de baja densidad

(PEBD)

Falla Tipica del bloque con reemplazo 34% Polietileno de baja Densidad PEBD

188

ANEXO I: FICHAS Y MANUALES TÉCNICOS

Manual técnico de la Vibro-compactadora Besser Dynapac

189

Componentes de la parte lateral derecha de la máquina Vibro-

compactadora Besser Dynapac

Componentes de la parte lateral izquierda de la máquina Vibro-

compactadora Besser Dynapac

190

Partes que constituyen la maquina Besser Dynapac MODEL MK.2.02

DETALLE CANTIDAD

Motores Vibradores ( t = 3 seg) 2

Martillos Compactadores ( t = 2 seg ) 1

Motor de movimiento de bloques 1

Reductor de movimiento de bloques 1

Sensor de Rotación 1

Bomba de Lubricación 1

Garganta de Moldeada 2

Brazos de Movimiento de bloques 2

Sincronizador de paletas, cierre y cadena 1

Cilindros de Compactación de Aire 2

N° DE LEVAS

MECÁNICAS DESCRIPCIÓN

1 Para Moldear

1 Para Alimentación de material a la matriz de la maquina

2 Para Desmoldar

1 Para Prensar o Compactar

Sistema de vibración Smart pac

Este sistema consta de dos motores vibradores, los cuales se regula su velocidad de

vibrado en el monitor de la Smart pac, en la cual se ajusta la velocidad de los ejes

que conforman los motores que debe ser de 2900 RPM. El sistema de vibración

Smart pac cuenta con un motor eléctrico que gira todo el tiempo y una leva activada

por la posición de cambio de aire para iniciar y detener la vibración (Manual de

operación y mantenimiento Dynapac , 1999).

Operación del sistema

Las combinaciones de hormigón y molde tienen características vibratorias únicas.

Cada uno tiene una amplitud y una frecuencia óptimas para llenar y consolidar. Las

191

unidades de hormigón se pueden fabricar a la más alta calidad en el menor tiempo

mediante la adecuación de la frecuencia y amplitud óptimas para la alimentación y

para el acabado (Manual de operación y mantenimiento Dynapac , 1999).

Amplitud

Se han establecido límites para la velocidad baja y alta de los motores para evitar el

funcionamiento fuera de los parámetros óptimos. La amplitud es ajustable de 0 a

100% de 6500 ó 9000 lb. La amplitud no se debe ajustar por debajo del 30% ya que

la vibración no se sincroniza y será errática (Manual de operación y mantenimiento

Dynapac , 1999).

Carácteristicas Técnicas de la maquina Besser Dynapac MODEL MK.2.02

Peso total 52,000 Lbs [23587 Kg]

Dimensiones de montaje de la línea de aire 3/4 "[19mm] I.D

Presión mínima de aire 80 psi [5.5 bars]

Calificación de Ruido 102 a 114 DBA

Velocidad de la máquina Hasta 10 ciclos / minuto

Capacidad de producción Hasta 1800 bloques / hora

Requerimiento mínimo del tamaño del producto 2 "de altura [51mm]

Requerimiento máximo del tamaño del producto 12 "de altura [304,8 mm]

Sistema de Vibración Smart Pac 2900 RPM/motor

Amplitud ( 6500 ó 9000 lb) Ajustar al 30%

Voltaje 575 voltios

Tablero Eléctrico 50 Herzios

Caja de Alimentación 1 unidad

Tolva de Alimentación 1 unidad

Rejilla de Agitación con un motor 1 unidad

Molde Metálico de Acople 1 unidad

192

Carácteristicas de la Mezcladora de Serviblock

Forma de la estructura metálica de la cámara Parabólica y convexa

Profundidad 1,48 metros

Capacidad 3,75 m3

Ejes Paralelos (Rotación Opuesta) 2

Numero de Aspas por Eje 11

Tablero de Control Automatizado 1

Perilla Controladora de Banda 1 (Polvo Azul) 7 segundos/carretilla

Longitud de la Banda 1 6 m

Ancho de la Banda 1 60,4 cm

Perilla Controladora de Banda 2 (Chasqui) 3 segundos/carretilla

Longitud de la Banda 2 5,81 m

Ancho de la Banda 2 44,2 cm

Numero de Bocas de la Cámara 4

Dimensiones de la Boca 52 cm X 40 cm

Rejillas Lisas de la Boca Ф = 2 Cm @ 6,2 Cm 1 / BOCA

Botón Accionador de mezclado en la cámara 1

193

Manual de prefabricados de elementos de hormigón

194

Ficha técnica del cemento Selvalegre Plus tipo IP (2015)

196

Ficha técnica de cubiertas y tableros ecológicos de Ecuaplastic

197

ANEXO J: FORMULARIOS PARA ENSAYOS DE BLOQUES (NTE INEN

3066)

TABLA J.1. Formato de hoja de trabajo

198

TABLA J.2. Formato de informe

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