Universidad Nacional Daniel Alcides Carrión
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UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
TITULO
“EVALUACIÓN DE LA ESCORIA DE LA CENIZA DE CAL PARA LA ELABORACIÓN DE MORTEROS DE ALBAÑILERÍA”
TITULO CORREGIDO
“EVALUACIÓN DEL USO DE LA ESCORIA DE LA CENIZA DE CAL PARA LA ELABORACIÓN DE MORTEROS DE ALBAÑILERÍA”
AÑO 2014 1
proyecto de tesis i
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Autores:
CHAMORRO CARHUAMACA, Franklin
PANDURO DURAND, Francisco
QUITO HINOSTROZA, Jhoel
ESPINOZA MATEO, Cristhian
RODRIGUEZ CUSTODIO, Armando
CLARO SANCHEZ, Jhoel
Tutor:
ING. MONTES GOMEZ, Romel N.
Lugar de investigación
PASCO- PASCO- DISTRITO DE SIMON BOLIVAR
Fecha de Inicio de Investigación
La investigación se inició el 02 de mayo del 2014
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INDICE
Portada ……………………………………………………………… 1Portada ……………………………………………………………… 2Índice…………………………………………………………….........3Introducción………………………………………………………….4El Problema………………………………………………………….5Planteamiento del problema…………………………………..……5Localización…………………………………………………………6Localización…………………………………………………………7Condiciones normales para la fabricación de morteros de albañilería…………..………………………………………………. 8Condiciones normales para la fabricación de morteros de albañilería…………..………………………………………………. 9Ensayos en los morteros……………………………………………10Ensayos en los morteros……………………………………………10
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INTRODUCCIÓN
Actualmente en la ciudad de cerro de Pasco se está usando la escoria de la
ceniza de cal para la fabricación de bloques de albañilería, pero no se está
dando uso para la fabricación de morteros como material sustituyente del
agregado. Razón por el cual el presente trabajo consiste en realizar estudios y
ensayos para determinar si este material es óptimo o tiene las propiedades
físicas y químicas adecuadas para poder ser usados en la fabricación del
mortero.
En la actualidad no se está usando la escoria de la ceniza de cal en la
fabricación de morteros, esto significa que es un material nuevo hacer
investigado, antes de su uso y aplicación en la construcción.
Si luego de haber realizado las investigaciones necesarias, y comprobado en
base a ensayos de laboratorio que este material como agregado si reúne las
propiedades tanto físicas como químicas para la fabricación de morteros,
entonces las personas dedicadas a la construcción contarían con un material
nuevo y óptimo para la elaboración de morteros, que dicho sea de paso lo
encontraríamos más cercano a nuestra ciudad ahorrándonos tiempo y
economía.
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1. EL PROBLEMA
En la actualidad hay mucha deficiencia en la producción de agregados en la
ciudad de cerro de Pasco, razón por el cual el presente estudio es para
determinar si la escoria de la ceniza de cal puede sustituir a los agregados que
actualmente usamos para la elaboración de morteros.
1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
La problemática de esta investigación requiere del conocimiento de los
siguientes elementos que afectaran los resultados del mismo tales como el
clima, adherencia, resistencia, trabajabilidad.
Debemos destacar que en los años anteriores la escoria de la ceniza de cal no
se aprovechaba como agregado, más bien se desechaba sin medir los grados
de contaminación que este originaba en el suelo y aire. Con el paso del tiempo
este material alcanzo una pequeña revolución, los pobladores del lugar
empezaron a utilizarlo como elemento principal en la elaboración de cercos
perimétricos para el uso de corrales, delimitaciones, etc.
En la actualidad la escoria de cal de ceniza se usa para la construcción de
muros para vivienda de dos pisos como máximo y como agregado para la
elaboración de bloques de concreto.
El planteamiento del problema es de gran importancia porque nos llevara a
conocer un nuevo uso para este material, basándonos en los reglamentos
establecidos.
Delimitación de la Investigación.Después de haber descrito la problemática relacionada con el tema, a
continuación con fines metodológicos será delimitada en los siguientes
aspectos:
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a. Delimitación EspacialEstá focalizada en la Provincia de Cerro de Pasco – Localidad de simón
bolívar (Sacrafamilia)
b. Delimitación TemporalComprende desde el 02 de Mayo hasta la culminación de la investigación.
c. Delimitación Conceptual.En síntesis, el tema propuesto para la investigación “EVALUACIÓN DE LA ESCORIA DE LA CENIZA DE CAL PARA LA ELABORACIÓN DE MORTEROS DE ALBAÑILERÍA” se refiere a evaluar el comportamiento
de la escoria de ceniza de cal en la fabricación de morteros para relleno
de juntas en albañilería
Descripción de la Realidad.
La fabricación de los morteros en la Provincia de Pasco y sus localidades está
constituido generalmente por agregados extraídos de las canteras de la
localidad de Sacrafamilia, que al ser extraídos de forma inadecuada y sin un
control técnico presentan una mala calidad (granulometría inadecuada y altos
porcentajes de arcilla), para la elaboración de morteros con propiedades
adecuadas a su función.
Viéndose esta realidad, surge la opción de evaluar nuevos materiales con
propiedades adecuadas que mejoren la calidad y el costo para la fabricación de
morteros de albañilería. En este sentido se ha optado por la utilización de la
escoria de ceniza de cal como un material adecuado para la fabricación de
mortero de albañilería.
Teniendo el antecedente de que la escaria de ceniza de cal, es utilizado para la
fabricación de kinkones, por los pobladores de la localidad de Sacrafamilia y
alrededores de manera empírica por que no cuenta con normas e
investigaciones que garanticen el comportamiento y propiedades de este
material como material para unidad de albañilería ni como material para la
fabricación de morteros.
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Escoria de la Ceniza de Cal.
Método de Obtención.
La escoria de ceniza de cal es el producto de desecho obtenida
por la calcinación de la roca caliza expuesta a temperaturas de
900°C por un tiempo aproximado de 15 minutos
Lugar de Obtención.
La escoria de ceniza de cal es obtenida en las canteras de
producción de cal de las diferentes localidades del Distrito de
Simón Bolívar de Rancas.
Condiciones Normales para La fabricación de Mortero de albañilería
a) Localización.
Cerro de Pasco situada a un poco más de 4.330 m.s.n.m., en la Meseta del
Bombón, altiplano de la Cordillera de los Andes, y culminando aún a los 4.380
en el sector de Yanacancha. Por su altura, se puede considerar sin dudas que
es la ciudad de más de 50 000 habitantes la más alta del planeta.
Geografía
Se ubica exactamente en la falda del cerro Uliachin y al pie de la laguna
Patarcocha en la región geográfica de la puna donde está rodeada de
montañas y lagunas.
Acceso
A unos 300 km de Lima, el camino es uno de los más pitorescos de los Andes,
pasando por el Ticlio (4.818 msnm), este punto es el más alto de la carretera
central y además es el segundo punto ferroviario más alto del mundo. Luego se
cruza la pampa de Junín, al lado del lago Reserva Nacional del mismo nombre,
para llegar, al final de esa, ya cerca de la ciudad.
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UBICACIÓN MACRO
UBICACIÓN DE LA CANTERA
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COMUNIDAD SACRAFAMILIA
UBICACIÓN DE LA CANTERA
POBLACION
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b) Clima Local.
En el Distrito de Yanacancha y Simón Bolívar, las temperaturas varian de
acuerdo al siguiente cuadro
Variación de la Temperatura
durante el Día
Temperatura °C
10:00 pm – 06:00 am -2°C a -10°C
06:00 am – 10:00 am 6°C
10:00 am – 03:00 pm 12°C
03:00 pm – 06:00 pm 6°C
06:00 pm – 10:00 pm 6°C a -4°C
Fuente: Recopilación de datos obtenidos de perfiles y expedientes
técnicos
c) Fabricación de mortero en Condiciones Normales
Los morteros son mezclas plásticas obtenidas con un aglomerante, arena y
agua, que sirven para unir las piedras o ladrillos que integran las obras de
fábrica y para revestirlos con enlucidos o revocos. Los morteros se denominan
según sea el aglomerante. Así se tienen morteros de yeso, de cal o de
cemento.
Los morteros, como los aglomerantes, se clasifican en aéreos e hidráulicos.
Resistencia:
Las Resistencias mecánicas de los morteros destinados a revestimiento deben
atender fundamentalmente en su respuesta a las tensiones provocadas por
pequeños movimientos diferenciales del soporte, tensiones generadas por
cambios ambientales e impactos o agresiones externas. Distinguimos dos tipos
de resistencias relacionadas con las solicitaciones que deberá de soportar el
mortero: compresión y tracción.
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La resistencia a compresión nos proporciona una idea de la cohesión interna
del mortero. Indica, así, su capacidad de soportar presiones sin disgregarse. La
cohesión también se relaciona con el grado de estanqueidad que será capaz
de alcanzar una vez dispuesto.
La resistencia a tracción nos proporciona información sobre la dificultad que
oponen las partículas a separarse. Como en el resto de este tipo de materiales
la resistencia a tracción es baja, por lo que debe asegurarse que el material no
estará expuesto a estas solicitaciones.
Estas resistencias mecánicas de los morteros de revestimiento no deben ser
superiores a la de los soportes. El mortero debe ser lo suficientemente flexible
para acompañar leves movimientos del soporte por causas térmicas o
estructurales. Una excesiva rigidez provocaría la aparición de fisuras o
agrietamientos.
Los factores que influyen beneficiosamente en la resistencia del mortero son:
Una adecuada elección de los materiales, con una distribución
granulométrica de la arena que permita la correcta cohesión de la masa
del mortero.
Una utilización de aditivos que permiten disminuir la cantidad de agua
necesaria y consiguientemente descender la relación A/C (agua/
cemento). Un amasado homogéneo del mortero.
Una correcta preparación de la superficie del soporte donde se va
aplicar el mortero: limpia y humedecida.
Entre los factores que influyen negativamente en la resistencia del mortero, distinguimos:
La existencia de aditivos incorporadores de aire antes que mejoran el aspecto
de los morteros, así como su manejo, pero a la vez debe valorarse que a mayor
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cantidad de aire incorporado en el mortero (aire ocluido) menor resistencia de
éste.
La utilización de morteros con el tiempo de uso excedido.
La incorporación de agua al mortero transcurrido un tiempo desde su amasado.
ADHERENCIA
La adherencia es la capacidad del mortero de absorber tensiones normales o
tangenciales a la superficie del soporte.
La adherencia es una propiedad tanto del mortero fresco como del endurecido:
En el mortero fresco la adherencia se basa en las propiedades geológicas de la
pasta de cemento. Para comprobarlo basta con aplicar una capa de mortero
entre dos piezas a unir y separarlas al cabo de unos minutos. Una buena
adherencia del mortero se manifiesta al permanecer adherida pasta del mismo
a la superficie de las dos piezas una vez separadas.
En el mortero endurecido la adherencia depende fundamentalmente de la
naturaleza de la superficie del soporte, de su porosidad y rugosidad, así como
de la granulometría de la arena empleada.
Proporciones para la fabricación de morteros en condiciones normales
Fuentes: SENCICO
ENSAYOS EN LOS MORTEROS
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Ensayo granulométrico:
Según UNE EN 1015-2: consiste en agrupar los áridos de una muestra, de
acuerdo a su tamaño, mediante el uso de tamices normalizados. La cantidad
de áridos retenidos en cada tamiz se utilizan para hacer la curva
granulométrica del árido, que se compara con la curva de máxima compacidad
de Fuller y con los límites superior e inferior del huso.
Determinación de la densidad:
Según UNE EN 1015-6, mediante el vaso cilíndrico del aerómetro. Éste se llena
de mortero hasta la mitad y se golpea 10 veces para compactarlo mediante una
mesa de sacudidas. A continuación se rellena el volumen restante y se repite la
operación. El peso del mortero se divide entre el volumen del recipiente del
aerómetro, que es de 1dm3 por normativa.
Determinación del agua de amasado y consistencia:
el agua de amasado se determina según UNE EN 1015-3 mediante la mesa de
sacudidas, a la que se le coloca previa humectación un cilindro normalizado
que se rellena de mortero y se enrasa. A continuación se desamolda el
producto, se esperan 15 segundos y se realizan 15 sacudidas, una por
segundo. El diámetro final del mortero se denomina diámetro de escurrimiento
y es el que determina su consistencia. De este modo, el agua de amasado que
se emplee para un mortero será aquella que dote al mortero de un diámetro de
escurrimiento, y por tanto de una consistencia determinados.
Determinación de la cantidad de aire ocluido:
Según UNE EN 1015-7: consiste en someter a presión un litro de mortero
mediante un aireador para determinar mediante la caída de presión la cantidad
de aire ocluido que éste contiene.
Ensayo de placa de vidrio en laboratorio:
consiste en la ejecución de una capa de mortero para revestimiento de entre 6
y 8mm de grosor sobre una placa de vidrio. Transcurridas 24 horas, se coloca
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en posición vertical y se observa la muestra. Si ésta se encuentra fisurada la
mezcla es demasiado rica en cal, y si se desmorona es demasiado pobre. Si no
presenta defectos y la resistencia es suficiente, es decir la paleta no penetra en
el mortero, es la dosificación adecuada.
Ensayo sobre rasilla en obra:
Se procede análogamente al ensayo de placa de vidrio, pero efectuando la
prueba sobre una rasilla.
Estado endurecido:
Los ensayos en mortero endurecido se realizan a partir de la confección de
probetas prismáticas y circulares, las segundas para determinar la adherencia,
que son ensayadas tras su endurecimiento en condiciones ambientales de
20±2ºC y humedad relativa de 95±5%, según UNE EN 1015-2, “Fabricación de
probetas para morteros de albañilería”.
Young dinámico puede determinarse mediante el ensayo de ultrasonidos según
UNE EN 14150, o bien mediante la frecuencia de ondas sonoras según UNE
EN 12680-1.
Determinación de la resistencia mecánica:
Se realiza mediante la rotura de probetas prismáticas sometidas a flexo
tracción y posteriormente a compresión, según UNE EN 1015-11.
Determinación de la densidad aparente, relativa y cálculo del índice de porosidad:
Según UNE EN1015: se determina las densidades y porosidad de un mortero
endurecido de la siguiente manera. Se deseca la muestra para obtener su peso
seco. a continuación, se la somete a un vacío y a una posterior inmersión en
agua destilada, para que ésta rellene los poros, obteniéndose así un peso
saturado de la muestra y un peso hidrostático. Teniendo la masa seca se
deduce el volumen que ocupan los poros ya que éstos han sido rellenados de
un líquido de densidad conocida, y mediante éste cálculo se determina la
porosidad.
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Permeabilidad, desorción y absorción:
La capacidad de absorción y retención de agua de un mortero resulta
determinante, por lo que éstos son sometidos a ensayo para determinar la
permeabilidad al vapor de agua según UNE EN 1015-19 y la desorción y
absorción capilar según UNE EN 1015-18. Estas propiedades también pueden
determinarse mediante porosimetría por inyección de mercurio que, basándose
en los principios de cálculo de porosidad y densidades, permite determinar las
densidades utilizando el mercurio como líquido de densidad conocida.
HELADICIDAD:
Sometiendo las probetas a la absorción de sales, tales como el sulfato sódico
(Na2SO4) éstas, al internarse en los poros del mortero y cristalizar nos
muestran la resistencia a las heladas del mortero objeto de ensayo, tal y como
se describe en la UNE EN 1015-18.
ADHERENCIA:
Según UNE EN 1015-12, tras la confección de probetas cilíndricas éstas se
colocan en un soporte rugoso y se las somete a una fuerza de tracción
mediante un tester para determinar su adherencia al soporte.
1.2 FORMULACION DEL PROBLEMA
Determinar si la escoria de la ceniza de cal puede sustituir como agregado a un
elemento común en la elaboración del mortero de albañilería.
1.3 OBJETIVOS
1.3.1 OBJETIVO GENERAL
Evaluar si la escoria de la ceniza de cal es adecuado para la elaboración
de morteros de albañilería.
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1.3.2 OBTIVOS ESAPECIFICOS
Determinar las características físicas y químicas de la escoria.
Realizar ensayos necesarios para la determinación del uso dela escoria
Contribuir a la sociedad cerreña con un material nuevo para ser usado
en la elaboración de los morteros.
Disminuir costos con incorporación de este nuevo material sustituyente.
1.4 JUSTIFICACION DE LA INVESTIGACION
La investigación se realiza para aprovechar la escoria de ceniza de cal
mediante su utilización como agregado en la elaboración de morteros de
albañilería.
Algunos de los aportes de esta investigación pueden ser:
En el aspecto práctico: Tener un nuevo material para la elaboración del
mortero.
En el aspecto teórico: formular conocimientos, condiciones, limitaciones,
reglas, en cuanto a la utilización de la escoria de ceniza de cal a partir
de los resultados que nos ofrecerán los diferentes ensayos a realizar.
Genera reflexión en los habitantes del lugar mediante la reducción de la
explotación descomunal de la arena, y en su lugar usar la escoria de
la ceniza de cal.
En el aspecto metodológico: el uso de este material mejorara la
temperatura ambiente en el interior de las viviendas debido a las
propiedades que nos ofrece este material.
En primera instancia se beneficiara a toda la población del centro poblado de
Sacrafamilia; a los fabricantes de cal, y a los habitantes del lugar minimizando
el costo para la obtención de este material. También beneficiara a las
localidades vecinas de Sacrafamilia y a los habitantes de la provincia de Cerro
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de Pasco, ya que pueden usar los conocimientos que la investigación aportara
a la sociedad.
1.5 LIMITACIONES
1.5.1 LIMITACIONES EN EL TIEMPO
En visto que la investigación necesita de un tiempo apropiado para realizar un
estudio detallado y el semestre académico es de periodo corto, la presente
investigación se pretende acabar en 4 meses. Comprendido entre los meses de
abril a agosto del 2014.
1.5.2 LIMITACIONES EN EL ESPACIO O TERRITORIO
La presente investigación se viene realizando en una de las canteras de piedra
ubicada en el centro poblado de sacra familia, distrito de simón bolívar,
provincia de Pasco y región Pasco.
1.5.3 LIMITACIONES DE LOS RECURSOS
En vista que la investigación necesitara de ensayos para poder determinar sus
propiedades físicas químicas y resistentes se necesitara realizar varios
ensayos lo cual haciendo una cotización se asume que el gasto promedio será
de aproximadamente 400 S/N
1.5.4 OTRAS LIMITACIONES
Dentro de estas limitaciones podemos citar en cuanto a lo que se refiere a la
recolección de información que para nuestro caso es poco, ya que
anteriormente no se han realizado estudios similares, lo cual nos obliga a
guiarnos de informaciones parecidas en lo referente a nuestro tema por
ejemplo elaboración de mortero a base de arena y cemento.
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