INFLUENCIA DEL CONTENIDO DE CENIZA DE BAGAZO DE CAÑA DE
AZUCAR EN LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DE FLEXIÓN Y COMPRESIÓN
DE UN MATERIAL COMPUESTO POR CEMENTO PORTLAND, PUZOLANA Y
ARENA
EDUAR FABIAN OSPINA PEREZ
YESICA PAOLA MOLINA CALDERÓN
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA – TECNOLOGÍA EN MECÁNICA POR CICLOS
BOGOTÁ D.C.
INFLUENCIA DEL CONTENIDO DE CENIZA DE BAGAZO DE CAÑA DE
AZUCAR EN LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DE FLEXIÓN Y COMPRESIÓN
DE UN MATERIAL COMPUESTO POR CEMENTO PORTLAND, PUZOLANA Y
ARENA
EDUAR FABIAN OSPINA PEREZ
YESICA PAOLA MOLINA CALDERÓN
Monografía
ASESOR
INGENIERO HENRY MORENO ACOSTA
Docente Universidad Distrital
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA – TECNOLOGÍA EN MECÁNICA POR CICLOS
BOGOTÁ D.C.
3
TABLA DE CONTENIDO
1.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
7
1.1.
ESTADO
DEL
ARTE
8
1.2.
JUSTIFICACIÓN
11
2.
OBJETIVOS
11
2.1
OBJETIVO
GENERAL
11
2.2
OBJETIVOS
ESPECÍFICOS
12
3.
MARCO CONCEPTUAL Y TEÓRICO
13
3.1
CONCRETO
HIDRAULICO
13
3.2
MORTERO
13
3.3
INSUMOS
13
3.3.1
Cemento Portland:
13
3.3.2
Arena:
14
3.3.2.1
Caracterización:
14
3.3.3
Agua:
14
3.3.4
Puzolana:
14
3.3.4.1
Puzolana de Ceniza de Bagazo de Caña:
14
3.3.4.3
Fluorescencia de rayos X:
15
3.4
PROPIEDADE
MECÁNICAS
15
3.4.1
Resistencia última a la compresión
15
3.4.2
Resistencia última a la flexión (material frágil):
15
3.4.3
Esfuerzo de fluencia:
15
3.4.4
Esfuerzo máximo:
15
3.4.5
Esfuerzo de ruptura:
15
3.5
NORMAS
PARA
ENSAYOS
MECÁNICOS
16
3.5.1
I.N.V E-410-136: Resistencia a la compresión de cilindros de
4
3.5.2
I.N.V E-415-137: Resistencia a la flexión del concreto usando una
viga simplemente apoyada y cargada en el punto central:
16
3.6
ESPECÍMENES
DE
ENSAYO
16
3.6.1
I.N.V E-402-13:
16
3.6.2
Fraguado:
17
3.6.3
Curado:
17
3.6.4
Edades del concreto/mortero:
17
4.
METODOLOGÍA Y DESARROLLO DEL PROYECTO
17
4.1
CONTEXTUALIZACIÓN
DE
DATOS
17
4.2
PROCEDIMIENTO
PARA
LA
OBTENCIÓN
Y
PREPARACIÓN
DEL
MATERIAL
18
4.2.1
Puzolana de caña de azúcar:
18
4.2.1.1
Obtención de la ceniza de caña de azúcar:
18
4.2.1.2
Tamizado de la ceniza de la caña de azúcar:
18
4.2.1.3
Calcinación de la ceniza de caña de azúcar:
20
4.2.2
Cemento Portland
21
4.2.2.1
Obtención del material:
21
4.2.3
Arena
21
4.2.3.1
Selección del material:
21
4.2.4
Agua:
21
4.3
CARACTERIZACIÓN
DE
INSUMOS
21
4.3.1
Fluorescencia de rayos x:
21
4.3.1.1
Ensayo de fluorescencia de rayos x para la puzolana:
22
4.3.2
Cemento Portland:
24
4.4
PREPARACIÓN
DE
MOLDES
24
4.4.1
Molde para probetas de compresión:
24
4.4.2
Molde para vigas de flexión:
24
4.5
PREPARACIÓN
DE
PROBETAS
24
5
4.6
ENSAYOS
25
4.6.1
Ensayo de Compresión:
25
4.6.2
Ensayo de flexión:
26
4.7
ORGANIZACIÓN
Y
ANÁLISIS
DE
DATOS
27
4.7.2
Tabulaciones:
29
4.7.2.1
Tabulaciones de las muestras:
29
4.7.2.2
Tabulación de cantidad de material para probetas de Compresión:
30
4.7.2.3
Tabulación de cantidad de material para probetas de Flexión:
31
4.7.2.4
Tabulación de densidades para probetas de compresión
32
4.8
ANÁLISIS
DE
RESULTADOS
33
5.
CONCLUSIONES
43
6.
RECOMENDACIONES
45
7.
BIBLIOGRAFIA
46
8.
ANEXOS
47
8.1.
PROBETA:
CILINDROS
DE
COMPRESIÓN
48
8.2.
PROBETA:
VIGAS
PARA
FLEXIÓN
49
6
TABLA DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1 (Tabla de características de las cenizas, tomado de Revista
Colombiana de Materiales)
10
Fotografía 1. Trapiche ubicado en Cachipay, Cundinamarca (2).
19
Fotografía 2. Lugar de almacenamiento del bagazo de caña de azúcar seco (3). 19
Fotografía 3. Recolección y quema del bagazo para este estudio (4).
19
Fotografía 4. Bagazo totalmente quemado (5).
19
Fotografía 5. Tamizado de los residuos de la quema para la eliminación de material
particulado grueso (6).
19
Fotografía 6. Ceniza de bagazo de caña de azúcar obtenido (7).
19
Imagen 1. Ilustra el principio de funcionamiento de un espectrómetro y sus partes.
Fuente Espectrofotometro.online, Consultado el 15/05/2019 (8).
23
Imagen 2. Celda de colocación de la muestra. Fuente kuleuven.be (9).
23
Imagen 3. Espectrómetro de fluorescencia de rayos x, MagixPro PW 2440 Philips
(WDXRF). Fuente kuleuven.be (10).
23
Fotografía 9. Arena en el proceso de tamizado (11).
25
Fotografía 10. Mezcla de los materiales en polvo (12).
25
Fotografía 11. Mezcla aglutinada en proceso de fraguado (13).
25
Fotografía 12. Probeta desmoldada lista para el proceso de curado (14).
25
Fotografías 13,14, 15. Falla de probeta de compresión en V.
26
Fotografías 16 y 17. Probeta sometida a ensayo de flexión y Probeta con ruptura en
el punto central. Fuente propia
27
Ilustración 2. Resultados obtenidos de la muestra de la puzolana de ceniza de
bagazo de caña a partir del análisis de laboratorio de Fluorescencia de rayos x.
fuente Universidad Nacional (17).
28
Ilustración 3. Clasificación de puzolanas naturales, Tomada de la norma ASTM
C618.
29
Ilustración 4. Tomada de ASTM C270-03b, Pág. 3 (19).
40
7
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
A nivel nacional la caña de azúcar es el segundo producto agrícola más cultivado
de
manera
permanente
con
una
extensión
de
249,384
hectáreas
aproximadamente
1. En el departamento de Cundinamarca, en la zona rural del
municipio Cachipay en donde se encuentra el trapiche de don Domingo Hurtado la
producción de caña de azúcar representa el 40% de su economía; en donde se
colecta semanalmente 5 cargas de caña de azúcar aproximadamente, se estiman
250 kilogramos, que son procesados para la extracción del jugo de caña, durante
este proceso se genera el bagazo de caña de azúcar, residuo orgánico, que
después de ser secado al sol es utilizado como combustible para la cocción de la
panela. Una vez la incineración se completa, se obtiene la ceniza de bagazo de
caña; un producto que en algunas ocasiones es utilizado como abono para algunos
cultivos aun sabiendo que el material contiene bastante sílice, un componente
presente en materiales cementosos que puede llegar a ser perjudicial para la salud
y, se estima que más de la mitad del residuo es arrojado al ambiente.
El desaprovechamiento y la falta de conocimiento en el manejo de estos residuos,
da el lugar de estudio, en donde se conoce que la ceniza de bagazo de caña
después de ser tratada térmicamente se comporta como una puzolana natural que
puede ser mezclada como aditamento con el cemento portland, otro material
mayormente usado en la industria de la construcción, para realizar un material
compuesto entre cerámico y cerámico.
La propuesta para determinar la influencia de este material a una mezcla de mortero
de componentes arena y portland infiere en evaluar con qué cantidad de adición de
1 G. Osorio Cadavid, Manual técnico, Buenas prácticas agrícolas y buenas prácticas de manufactura
8
puzolana se mejoran o alteran las propiedades de resistencia a la compresión y
resistencia a la flexión, es decir, cuanto material de puzolana se puede utilizar y
cuanto de cemento portland se estaría reduciendo.
1.1.
ESTADO DEL ARTE
La puzolana es un término que actualmente es utilizado para referirse a los
materiales silíceos o aluminosos, los cuales poseen la capacidad de reaccionar con
hidróxido de calcio y agua, proceso denominado actividad puzolánica; la primera
civilización en explotar el potencial de estos materiales para la construcción fue el
imperio romano, pero no fue hasta el siglo xx donde su uso y mejoras fue datado
científicamente.
En el libro “Manual de construcciones de albañilería, Madrid, 1859”
2documentan la
variación de calidad en algunas puzolanas dependiendo del lugar donde se
extraigan o el método utilizado para su elaboración y se dan detalles de las
clasificaciones dependiendo su contenido de sílice, alúmina, cal, potasa, entre otros
(elementos que son indispensables), como lo son:
•
Según su procedencia
- Artificiales: son los productos obtenidos por calcinación de arcillas,
escorias, residuos de algunas combustiones.
- Naturales: son materias orgánicas que han sido calcinadas por
actividades volcánicas.
Pero dicha clasificación se queda corta y carece de profundidad por el hecho de que
no se hicieron estudios para determinar el contenido de las denominadas puzolanas
naturales.
En el mismo instante de tiempo se desarrolló científicamente el Clinker el cual es la
materia prima base del cemento artificial. Debido al gran avance que generó en la
9
sociedad el uso de éste cemento artificial por la gran variedad de aplicaciones y
resistencia mecánica en construcción, su producción en masa se esparció a nivel
global hasta convertirse actualmente en el material más usado en infraestructura
urbana.
Aunque la producción de éste material era masivo, se buscaron alternativas debido
al impacto ambiental puesto que su producción libera toneladas de dióxido de
carbono y otros gases de efecto invernadero a la atmosfera. Una de esas
alternativas fue buscar elementos puzolánicos alternativos al Clinker como algunas
arenas y cenizas volantes (cenizas producto de quemas industriales), como fue el
caso de España en donde se estudiaron las posibilidades de aplicación de éste
material y su utilización en obras públicas, y se demostró que: “las cenizas volantes
pueden emplearse satisfactoriamente en capas de base firme para carreteras”
3Pronto se comprobó que el cemento podía ser mezclado con adiciones puzolánicas
para reducir su porcentaje volumétrico al momento de su utilización para la
reducción de costos e incluso demostrar que las propiedades habituales del
cemento mejorarían. Para ello se estudió a fondo los adecuados porcentajes de
elementos necesarios en un compuesto puzolánico para que éste pueda tener una
favorable reacción química con el cemento y los datos obtenidos por el instituto de
ciencias de la construcción Eduardo Torronja
4fueron:
•
Sílice (SiO
2): 42 – 85 %
•
Alúmina (Al
2O
3): 5 – 20 %
•
Oxido Férrico (Fe
2O
3): 1 – 14 %
Dando así las pautas para encontrar compuestos puzolánicos que reemplacen parte
del cemento artificial.
Desde ese momento comenzó una pequeña “revolución”
3 Revista de obras públicas, Enero 1988, págs.: 15 a 42, Ignacio G. Fernando H, “Empleo de las
cenizas volantes en capas de base de firmes de carreteras.
4 R. Talero, El ahorro de energía en la fabricación de cemento: últimos avances sobre las adiciones
10
debido a que algunos investigadores se centraron en encontrar dichos compuestos,
lo cual generó un nuevo tipo de puzolanas artificiales que se denominaron cenizas
de residuos agrícolas y son todos aquellos productos de origen natural que cuando
son quemados, se obtiene un residuo mineral rico en sílice y alúmina; como la
ceniza de la cascarilla de arroz, y ceniza de bagazo de caña de azúcar. Aunque
estas cenizas por si solas no determinan un valor significativo de actividad
puzolánica, debido a que se deben someter dichas cenizas a un proceso de
calcinación posterior para aumentar la capacidad de reacción.
Prueba de lo anterior se evidencia en la “Revista Colombiana de Materiales N°5 pp.
13-18”
5en donde se analizó la composición de dos tipos de ceniza de bagazo de
caña (CBC) tratadas térmicamente a temperaturas entre 500°C y 700°C durante 3
horas, las cuales se caracterizaron a través de las técnicas de Fluorescencia de
Rayos X y Difracción de rayos X , los resultados obtenidos fueron los siguientes:
Ilustración 1 (Tabla de características de las cenizas, tomado de Revista Colombiana de Materiales5)
De lo anterior se puede concluir que las cenizas del bagazo de la caña
efectivamente tienen gran potencial como compuesto puzolánico luego de su
calcinación debido a que aumenta la actividad puzolánica en el material.
5 Revista Colombiana de materiales N. 5 pp. 13-18, Congreso internacional de materiales. “ESTUDIO
11
Aún no hay estudios que recomienden la cantidad en porcentaje volumétrico de
cemento Portland que pueda ser reemplazado por el compuesto puzolánico de
ceniza de bagazo de caña de azúcar calcinada y en cómo afectan las variaciones
en su comportamiento mecánico.
1.2.
JUSTIFICACIÓN
Este proyecto busca evaluar el comportamiento mecánico de forma experimental de
un material compuesto entre puzolana de caña de azúcar, arena y portland. Y
también busca una comparación de las propiedades de resistencia última a la
compresión y resistencia última a la flexión entre el material compuesto con
puzolana de caña de azúcar y sólo mezcla de portland y arena.
En la hipótesis propuesta de la utilización de la ceniza de bagazo de caña de azúcar
como aditivo para el cemento portland existen ya procedimientos experimentales
que muestran el comportamiento de la ceniza tratada térmicamente en donde se
genera una alta actividad puzolánica, propiedad que hace efectiva su mezcla con el
cemento portland.
En el mercado nacional no existe ningún registro en donde se utilice la puzolana de
caña de azúcar como aditivo para materiales de construcción, si bien se habla de
puzolanas artificiales, pero estas no reutilizan el desperdicio que se genera en los
hornos de cocción de la panela.
2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GENERAL
12
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
2.2.1
Determinar de acuerdo a la norma I.N.V E-410-13
6la
resistencia ultima a la compresión del material compuesto para
los siguientes porcentajes de fracción volumétrica:
N° de Serie
Puzolana
(%)
Cemento
Portland (%)
Arena
(%)
0
0
30
70
1
6
24
70
2
9
21
70
3
12
18
70
4
15
15
70
5
18
12
70
Tabla 1 Variación en porcentajes de fracción volumétrica de puzolana y cemento , en la mezcla, elaboración propia.
2.2.2
Determinar de acuerdo a la norma I.N.V E-415-13
7la
resistencia ultima a la flexión del material compuesto para los
porcentajes de fracción volumétrica de la tabla 1.
6 norma I.N.V E-410-13, Concreto hidráulico, Resistencia a la Compresión de cilindros de Concreto 7 norma I.N.V E-415-13, Concreto hidráulico, Resistencia a la Flexión del concreto usando una viga
13
3. MARCO CONCEPTUAL Y TEÓRICO
3.1 CONCRETO HIDRAULICO
La mezcla de concreto hidráulico tiene como componentes materiales
aglutinantes como el cemento portland, material de relleno como los agregados
ya sean finos o gruesos, agua (especialmente limpia de químicos) y en
ocasiones aditivos. Esta compactación de material hace que el concreto se
convierta en una aleación resistente, con el fin de usarlo en obras civiles, que
van desde proyecto de cimentación, edificaciones simples como una casa, o
complejas como represas
83.2 MORTERO
Los Morteros son mezclas plásticas obtenidas a partir de un conglomerante (Cal,
Yeso o Cemento) arena y agua, que sirven para unir piedras, lozas o ladrillos, y
también para revestirlos con enlucidos o revoques que alisan una superficie
9.
3.3 INSUMOS
3.3.1 Cemento Portland:
el Cemento Portland es el producto artificial
resultante de calcinar hasta un principio de fusión mezclas rigurosamente
homogéneas
de Caliza y Arcilla,
obteniéndose
un
cuerpo
llamado clínquer, constituido por silicatos y aluminatos anhidros, el cual
hay que pulverizar junto con el Yeso, en proporción menor al 3%, para
retrasar su fraguado
10.Para ver sus propiedades físicas y químicas ver
Ficha Técnica del Cemento Portland (se puede obtener online gratis de
Cemex Colombia).
8 Sac Visa. Soluciones en asfaltos y concretos /
http://www.sacvisa.com.mx/que-es-el-concreto-hidraulico/(Consultado el 14/09/2018).
9 Construmática, Metaportal de Arquitectura /
https://www.construmatica.com/construpedia/Morteros(Consultado el 14/09/2018).
10 Construmática/ https://www.construmatica.com/construpedia/Cemento_Portland(Consultado el
14
3.3.2 Arena:
la arena es
un
conjunto
de
fragmentos
sueltos
de rocas o minerales de pequeño tamaño, se clasifica como agregado
fino debido a que el tamaño de la partícula oscila entre los 0,0075 y 4,76
mm.
3.3.2.1
Caracterización:
para la arena es necesario hacer un ensayo de
granulometría para determina la calidad y uniformidad de la arena,
el cual consiste en hacer pasar la muestra a través de una malla 10,
lo cual nos asegura un tamaño de grano de máximo 2mm de
diámetro.
3.3.3 Agua:
el agua en la mezcla de concreto juega un papel importante; ya
que es utilizada para producir la trabajabilidad de la muestra con más
fluidez, esto permite que la lubricación de la mezcla sea óptima. Por otra
parte, el agua de curado, tiene la función de complementar la hidratación
de las muestras.
3.3.4 Puzolana:
materia esencialmente silicosa que finamente dividida no
posee ninguna propiedad hidráulica, pero posee constituyentes (sílice -
alúmina) capaces, a la temperatura ordinaria, de fijar el hidróxido de cal
para dar compuestos estables con propiedades hidráulicas.
113.3.4.1
Puzolana de Ceniza de Bagazo de Caña:
es el producto final
obtenido luego de incinerar el bagazo de caña de azúcar y luego
calcinarlo a una temperatura entre 500°C y 700°C durante un tiempo
prolongado para reducir la cantidad de materiales inquemados y
aumentar la Actividad puzolánica.
3.3.4.2
Actividad puzolánica:
es su capacidad para reaccionar con
el hidróxido de calcio para formar compuestos hidráulicos similares
a los que se generan durante la hidratación del Clinker del cemento.
15
Según la Norma ASTM C618
12se puede clasificar la puzolana según
su actividad.
3.3.4.3
Fluorescencia de rayos X:
la Fluorescencia de Rayos X es una
técnica espectrométrica que permite conocer la composición
química elemental de una muestra, analizando la emisión de rayos
X de los diferentes elementos presentes en ella y su
concentración. Las muestras a analizar pueden ser sólidas, polvos y
líquidas.
3.4 PROPIEDADE MECÁNICAS
3.4.1 Resistencia última a la compresión
:
esfuerzo máximo que puede
soportar un material bajo una carga de aplastamiento antes de sufrir una
ruptura.
3.4.2 Resistencia última a la flexión (material frágil):
esfuerzo máximo que
puede soportar un material bajo una carga flectora. Un caso particular de
resistencia a flexión ocurre cuando el material es frágil, en éste caso el
esfuerzo de fluencia, el esfuerzo máximo y esfuerzo de ruptura es el
mismo
13.
3.4.3 Esfuerzo de fluencia:
el esfuerzo de fluencia es el valor mínimo de
esfuerzo para el cual el elemento comienza a deformarse plásticamente,
es decir es el punto donde el material pasa de la parte elástica a la parte
plástica.
3.4.4 Esfuerzo máximo:
es el esfuerzo máximo alcanzado por el material en
gráfico esfuerzo-deformación ingenieril.
3.4.5 Esfuerzo de ruptura:
es el valor máximo de esfuerzo que se puede
aplicar sobre el material antes de que éste se fracture o ceda
significativamente.
12 ASTM C618, Standard Specification for Coal Fly ash and raw or Calcined Natural Pozzolan for Use
in Concrete.
16
3.5 NORMAS PARA ENSAYOS MECÁNICOS
3.5.1 I.N.V E-410-136: Resistencia a la compresión de cilindros de
concreto:
este método de ensayo se refiere a la resistencia a la
compresión de especímenes cilíndricos de concreto y consiste en aplicar
una carga axial de compresión a cilindros moldeados, con una velocidad
de carga constante, hasta que se presente falla.
En ésta norma se presenta: recomendaciones de la máquina de ensayos,
el procedimiento que se debe llevar a cabo, el análisis matemático y
manejo estadístico de los datos (Ver anexo 1).
3.5.2 I.N.V E-415-137: Resistencia a la flexión del concreto usando una
viga simplemente apoyada y cargada en el punto central:
este método
de ensayo se usa para determinar el módulo de rotura de especímenes de
concreto a cargas de flexión, utilizando una viga simple cargada en el punto
central. En esta norma se presenta: recomendaciones de la máquina de
ensayos, el procedimiento que se debe llevar a cabo, el análisis
matemático y manejo estadístico de los datos (Ver anexo 2).
3.6 ESPECÍMENES DE ENSAYO
3.6.1 I.N.V E-402-13:
14Elaboración y curado de especímenes de concreto
en el laboratorio para ensayos de compresión y flexión:
esta norma
tiene por objetivo establecer los procedimientos y las recomendaciones
para la elaboración y el curado de especímenes de concreto en el
laboratorio para ensayos de compresión y flexión. Además, se encuentran
las especificaciones y recomendaciones de los moldes (ver anexo 3).
Nota:
las dimensiones de las probetas dadas en la norma no son exactas,
para este estudio, las medidas que se tomarán están representadas en
los planos anexos al final para los cilindros de concreto y las vigas de
flexión respectivamente (ver anexo 4 y 5).
14 Norma I.N.V E-402-13, Concreto hidráulico. Elaboración y curado de especímenes de concreto en
17
3.6.2 Fraguado:
es el proceso que sufren algunos cementos al plastificarse, es
decir pasan de ser una masa plástica a endurecerse, este proceso es
exotérmico por lo cual el compuesto desprende gran cantidad de vapor.
3.6.3 Curado:
es el proceso que consiste en mantener húmedo el concreto con
el fin de que éste adquiera su máxima resistencia y evitar las retracciones
que causan deterioro mecánico de la mezcla.
3.6.4 Edades del concreto/mortero:
son los tiempos de curado necesarios
para que la mezcla alcance su mayor resistencia, entre más sean los días
de curado, mayor será su resistencia.
Nota:
en los primeros 7 días el material alcanza un 70% de la resistencia máxima,
al llegar al día 28 ya no se presenta aumento significativo en sus propiedades
mecánicas
14.
4. METODOLOGÍA Y DESARROLLO DEL PROYECTO
4.1 CONTEXTUALIZACIÓN DE DATOS
Se inició el proyecto con una revisión teórica de los métodos de obtención de la
puzolana de caña de azúcar, en donde se determinó que existe una norma para
caracterizar sus componentes químicos, así como también la aceptación para
ser adicionadas al cemento portland, la ASTM C618
12. En cuanto a su
fabricación y obtención, el método fue sumamente experimental y esta
referenciado en el estado del arte. Seguido de un trabajo de campo en donde se
determinó la cantidad de ceniza posible con la que se trabajó. El valor de la
cantidad de ceniza es de una caneca equivalente aproximadamente a 18900
cm3.
18
4.2 PROCEDIMIENTO PARA LA OBTENCIÓN Y PREPARACIÓN DEL
MATERIAL
4.2.1 Puzolana de caña de azúcar:
4.2.1.1
Obtención de la ceniza de caña de azúcar:
para la
recolección de la ceniza se hizo el desplazamiento desde
Bogotá hasta la zona rural del municipio de Cachipay
(Cundinamarca), aproximadamente 2 horas en carretera, en
donde se encuentra el trapiche y allí se hizo la recolección del
bagazo de caña de azúcar seco para su quema.
4.2.1.2
Tamizado de la ceniza de la caña de azúcar:
se hizo pasar la
ceniza por un tamiz 150 número que define el tamaño mínimo
de la partícula a trabajar y que eliminó residuos de mayor
tamaño. (Diámetros entre 0,1 y 0,075) valores estimados según
Estructura de suelo y granulometría
15.
19
Fotografía 1. Trapiche ubicado en Cachipay, Cundinamarca (2).
Fotografía 3. Recolección y quema del bagazo para este estudio (4).
Fotografía 4. Bagazo totalmente quemado (5).
Fotografía 6. Ceniza de bagazo de caña de azúcar obtenido (7).
Registro fotográfico en donde se muestra el proceso de obtención de la ceniza de bagazo de caña de azúcar. Elaboración propia.
Fotografía 2. Lugar de almacenamiento del bagazo de caña de azúcar seco (3).
20
4.2.1.3
Calcinación de la ceniza de caña de azúcar:
se hizo uso de
la mufla digital con temporizador Acequilabs MF-2006, recurso
del laboratorio y taller de mecánica de la Facultad Tecnológica
de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas. En donde
la ceniza de caña de azúcar se calcinó a 700 °C durante tres
horas (valores tomados de la revista colombiana de
materiales
5).
Fotografía 7 y 8. Se muestra la ceniza de bagazo de caña lista para el proceso de calcinación. Fuente propia
21
4.2.2 Cemento Portland
4.2.2.1
Obtención del material:
este material es de fácil adquisición,
y se puede comprar en cualquier ferretería.
Nota
: este material trae una ficha técnica del proveedor, por lo cual no se realizó
ningún estudio previo o posterior.
4.2.3 Arena
4.2.3.1
Selección del material:
debido a la investigación previa se
determinó que el tipo de arena a utilizar de agregado fino será
la comercialmente llamada “Arena de rio”. Se puede comprar
en cualquier ferretería y su costo no es elevado.
4.2.4 Agua:
este recurso se tiene a disposición total y sin ningún costo
controlado y se utilizó en 2 ocasiones; en la primera ocasión se utilizó
directamente en la mezcla para aportar trabajabilidad al mortero, y la
segunda se utilizó durante el curado para mantener hidratadas las
probetas para que el material alcanzara su desempeño mecánico
óptimo.
4.3 CARACTERIZACIÓN DE INSUMOS
Los insumos que se deben caracterizar necesitaron de pruebas estipuladas
y basadas en normas para definir su composición química y estado óptimo.
Como es el caso de la arena, la puzolana y el cemento portland.
4.3.1 Fluorescencia de rayos x:
en el caso de la ceniza calcinada de caña
22
4.3.1.1
Ensayo de fluorescencia de rayos x para la puzolana:
El
23
Muestra gráfica 3.
Imagen 1. Ilustra el principio de funcionamiento de un espectrómetro y sus partes. Fuente Espectrofotometro.online, Consultado el 15/05/2019 (8).
La fuente de luz utilizada para el ensayo fue rayos x que tienen una longitud de onda de 10−10 𝑚, el monocromador sirve para descomponer y aislar las radiaciones de longitud de onda deseada; la cubeta o celda es donde se depositan las muestras para ser estudiadas; el detector es un sensor que capta la intensidad de luz una vez haya atravesado la muestra, y por último el lector digital convierte el fenómeno físico en cifras numéricas proporcionales a la muestra analizada.
Luego de que la muestra es una pastilla se deposita en la celda para ser examinada.
Este espectrometro tiene la capacidad de analizar mustras conocidas y desconocidas, tiene una potencia máxima de 4 KW y una sensibilidad de 100ppm (0.001%) en la detención de elementos pesados metálicos.
Imagen 2. Celda de colocación de la muestra. Fuente kuleuven.be (9).
24
4.3.2 Cemento Portland:
todos los compuestos del cemento vienen
definidos por la norma NTC 121
16y que según su proveedor vienen
contenidos en la ficha técnica.
4.4 PREPARACIÓN DE MOLDES
4.4.1 Molde para probetas de compresión:
este molde fue fabricado en
tuvo de PVC con medidas de 3 pulgadas de diámetro nominal y una
altura de 6 pulgadas, estos moldes se realizaron a partir de un tubo
largo de 6m el cual fue cortado a las medidas especificadas, ver anexo
4.
4.4.2 Molde para vigas de flexión:
este molde fue fabricado en láminas de
hierro de 3/16” de espesor, cortado cada 20 cm x 15cm y doblado para
formar las medidas de las vigas de flexión, ver anexo 5.
4.5 PREPARACIÓN DE PROBETAS
4.5.1 Probetas de compresión y flexión:
las probetas se realizaron de
forma manual siguiendo las recomendaciones, los pasos y
procedimientos establecidos en la norma I.N.V E-402-13
14para la
elaboración y curado de especímenes de concreto en un ambiente
controlado, ver anexo 3.
Nota:
La edad de la mezcla a la cual se le realizó los ensayos, es de 28 días, que
es cuando el material alcanza su resistencia óptima y está estipulada por la norma
anterior.
16 NTC 121, INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA.CEMENTO PORTLAND. ESPECIFICACIONES
25
Muestras fotográficas de preparación de probetas
Elaboración propia
4.6 ENSAYOS
4.6.1 Ensayo de Compresión:
este ensayo se realizó en el laboratorio de
resistencia de materiales de la Universidad Distrital en la Facultad
1. Se hizo pasar la arena por una malla N° 10 en donde se obtiene un grano de tamaño máximo aproximado de 2mm.
2. Se evidencian los tres materiales en fase de homogenización y aglutinado para obtener una mezcla tipo argamasa.
3. La mezcla homogenizada y lubricada fue vertida dentro de un molde, teniendo en cuenta la norma I.N.V E-402-13.
4. Después de un día, la muestra fue desmoldada y estuvo lista para ser almacenada en una alberca llena de agua para su proceso de curado, que duró 28 días. Fotografía 9. Arena en el proceso de
tamizado (11).
Fotografía 10. Mezcla de los
materiales en polvo (12).
Fotografía 11. Mezcla aglutinada en proceso de fraguado (13).
26
Tecnológica, siguiendo las recomendaciones, pasos y procedimientos
establecidos en la norma I.N.V E-410-13: Resistencia a la compresión
de cilindros de concreto
6, ver anexo 1.
MUESTRA FOTOGRÁFICA 1. En las imágenes se evidencia la fractura que sufre
la probeta al ser sometidad a una carga de compresión con una velocidad
constante de 1mm/min. El tipo de falla que se puede observar en las imágenes
es un corte en V, el cuál esta controlado en la norma
I.N.V E-410-13,
y que
demuestra una correcta falla del material.
Fuente propia
4.6.2 Ensayo de flexión:
este ensayo se realizó en el laboratorio de
resistencia de materiales de la Universidad Distrital en la Facultad
Tecnológica, en la máquina universal de ensayos, siguiendo las
recomendaciones, pasos y procedimientos establecidos en la norma
I.N.V E-415-13: Resistencia a la flexión del concreto usando una viga
simplemente apoyada y cargada en el punto central
7, ver anexo 2.
27
Fotografías 16 y 17. Probeta sometida a ensayo de flexión y Probeta con ruptura en el punto central. Fuente propia
En las imágenes se observa una probeta del material compuesto por arena,
cemento portland y puzolana de ceniza de bagazo de caña, sometida a una carga
de flexión a una velocidad 1mm/min. Los parámetros y la naturaleza del ensayo
están estipulados en la metodología.
Nota:
debido a que el material presentó la falla en la zona central, se considera un
ensayo exitoso según la norma
I.N.V E-415-13
7.
4.7 ORGANIZACIÓN Y ANÁLISIS DE DATOS
Una vez realizados los ensayos se procedió a recopilar, organizar, analizar,
discutir y documentar los datos para llegar a las conclusiones y al desarrollo final
del proyecto.
4.7.1 datos arrojados del ensayo de fluorescencia de rayos x a la
puzolana de bagazo de caña:
Los resultados obtenidos del análisis
28
Los resultados arrojaron que la puzolana de ceniza de bagazo de caña que fue
traída del departamento de Cundinamarca de la zona rural en el municipio de
Cachipay contiene actividad puzolánica debido a que los porcentajes de sílice,
alúmina y oxido ferroso suman 53,14% que según la norma ASTM C618 es una
puzolana clase C, las cuales además de tener propiedades puzolánicas, también
tiene algunas propiedades cementosas ver ilustración 3.
29
Ilustración 3. Clasificación de puzolanas naturales, Tomada de la norma ASTM C61812.
4.7.2 Tabulaciones:
4.7.2.1
Tabulaciones de las muestras:
ELABORACIÓN Y PREPARACIÓN DE LAS MUESTRAS PARA COMPRESIÓN Y FLEXIÓN
N° de Serie
N° de muestras por serie
tiempo de fraguado
tiempo de curado
temperatura
agua para el
curado (°C)
Rango de tiempo
para la prueba
destructiva después
del curado
0 P1 P2 P3 1 día 28 días 21-23 1 día
1 P1 P2 P3 1 día 28 días 21-23 1 día
2 P1 P2 P3 1 día 28 días 21-23 1 día
3 P1 P2 P3 1 día 28 días 21-23 1 día
4 P1 P2 P3 1 día 28 días 21-23 1 día
5 P1 P2 P3 1 día 28 días 21-23 1 día
Tabla 2. Muestra los respectivos valores de los tiempos establecidos y la temperatura correspondiente por la norma I.N.V E-402-13, a los cuales fueron sometidos los especímenes del material compuesto por arena, cemento portland y puzolana de ceniza de bagazo de caña.
30
4.7.2.2
Tabulación de cantidad de material para probetas de Compresión:
Tabla3. Muestra las condiciones de volumen en cm3 de la mezcla y la cantidad de agua utilizada para cada una de las series de compresión; cabe resaltar que el valor del agua que se da para cada serie varia debido a que se estableció una consistencia de la argamasa. Elaboración propia.
En la tabla 3 se puede evidenciar de manera explícita las cantidades de material,
(dependiendo del porcentaje de fracción volumétrica), utilizado en la fabricación de
las probetas. El cálculo de estos valores se da a partir del volumen de cada molde
VALORES PARA LA FABRICACION Y ESTANDARIZACIÓN DEL PROCESO DE OBTENCIÓN DE PROBETAS PARA ENSAYO DE COMPRESIÓN (1)
N° Serie Tipo de material Porcentajes de fracción volumétrica (%)
valor cantidad material medido en 𝑐𝑚3
cantidad de agua para la
serie en onzas
P1 P2 P3
serie 10
arena 70 668,5 668,5 668,5
27
cemento 30 286,5 286,5 286,5
puzolana 0 0 0 0
serie 11
arena 70 668,5 668,5 668,5
27
cemento 24 229,2 229,2 229,2
puzolana 6 57,3 57,3 57,3
serie 12
arena 70 668,5 668,5 668,5
34
cemento 21 200,55 200,55 200,55
puzolana 9 85,95 85,95 85,95
serie 13
arena 70 668,5 668,5 668,5
34
cemento 18 171,9 171,9 171,9
puzolana 12 114,6 114,6 114,6
serie 14
arena 70 668,5 668,5 668,5
36
cemento 15 143,25 143,25 143,25
puzolana 15 143,25 143,25 143,25
serie 15
arena 70 668,5 668,5 668,5
40
cemento 12 134 134 134
31
y teniéndose un margen del 30% mayor, ya que el material al ser hidratado reduce
su volumen. Además, se puede observar el incremento progresivo en la adición del
agua para las muestras que tienen mayor contenido de puzolana, así mismo se
calcula para las probetas de flexión.
4.7.2.3
Tabulación de cantidad de material para probetas de Flexión:
VALORES PARA LA FABRICACION Y ESTANDARIZACIÓN DEL PROCESO DE OBTENCIÓN DE PROBETAS PARA ENSAYO DE FLEXIÓN (2)
N° Serie Tipo de material Porcentajes de fracción volumétrica (%) valor cantidad material medido en
𝑐𝑚3
cantidad de agua para la
serie en onzas
P1 P2 P3
serie 20
arena 70 455 455 455
22
cemento 30 195 195 195
puzolana 0 0 0 0
serie 21
arena 70 455 455 445
22
cemento 24 156 156 156
puzolana 6 39 39 39
serie 22
arena 70 445 445 445
30
cemento 21 136,5 136,5 136,5
puzolana 9 58,5 58,5 58,5
serie 23
arena 70 445 445 455
30
cemento 18 117 117 117
puzolana 12 78 78 78
serie 24
arena 70 445 445 445
32
cemento 15 97,5 97,5 97,5
puzolana 15 97,5 97,5 97,5
serie 25
arena 70 445 445 445
36
cemento 12 78 78 78
puzolana 18 117 117 117
32
4.7.2.4
Tabulación de densidades para probetas de compresión
VALORES PARA LA FABRICACION Y ESTANDARIZACIÓN DEL PROCESO DE OBTENCIÓN DE PROBETAS PARA ENSAYO DE COMPRESIÓN (1). SEGÚN SU CALCULO DE DENSIDADES
N° Serie Tipo de material
Porcentajes de fracción volumétrica
(%)
valor cantidad material medido en (cm^3) densidad total (g/cm^3) Masa total de la mezcla
en (g)
P1 P2 P3
serie 10
arena 70 668.5 668.5 668.5 1.93
2192.68
cemento 30 286.5 286.5 286.5 3.15
puzolana 0 0 0 0 0
serie 11
arena 70 668.5 668.5 668.5 1.93
2143.975
cemento 24 229.2 229.2 229.2 3.15
puzolana 6 57.3 57.3 57.3 2.3
serie 12
arena 70 668.5 668.5 668.5 1.93
2119.6225
cemento 21 200.55 200.55 200.55 3.15
puzolana 9 85.95 85.95 85.95 2.3
serie 13
arena 70 668.5 668.5 668.5 1.93
2095.27
cemento 18 171.9 171.9 171.9 3.15
puzolana 12 114.6 114.6 114.6 2.3
serie 14
arena 70 668.5 668.5 668.5 1.93
2070.9175
cemento 15 143.25 143.25 143.25 3.15
puzolana 15 143.25 143.25 143.25 2.3
serie 15
arena 70 668.5 668.5 668.5 1.93
2107.675
cemento 12 134 134 134 3.15
puzolana 18 171.9 171.9 171.9 2.3
Tabla 5. Muestra las condiciones de volumen y la densidad para la preparación y fabricación de las probetas de compresión.
Nota: los valores de densidad consignados en la tabla fueron tomados de:
Para el valor de la densidad de la puzolana, Valorización de cenizas de bagazo
procedentes de Honduras: Posibilidades de uso en matrices de cemento portland.
Para el valor de la densidad del cemento portland, Propiedades físicas del cemento
Argos.
Y para la Arena, Densidad de materiales, tomado de Parquemobil.inubo.es
33
4.7.2.5
Tabulación de densidades para probetas de flexión
VALORES PARA LA FABRICACION Y ESTANDARIZACIÓN DEL PROCESO DE OBTENCIÓN DE PROBETAS PARA ENSAYO DE FLEXIÓN (2). SEGÚN SU CALCULO DE DENSIDADES
N° Serie Tipo de
material Porcentajes de fracción volumétrica (%) valor cantidad material medido en
(cm^3)
densidad total (g/cm^3)
Masa total de la mezcla
en (g)
P1 P2 P3
serie 20
arena 70 455 455 455 1.93
1492.4
cemento 30 195 195 195 3.15
puzolana 0 0 0 0 0
serie 21
arena 70 455 455 445 1.93
1459.25
cemento 24 156 156 156 3.15
puzolana 6 39 39 39 2.3
serie 22
arena 70 445 445 445 1.93
1423.375
cemento 21 136.5 136.5 136.5 3.15
puzolana 9 58.5 58.5 58.5 2.3
serie 23
arena 70 445 445 455 1.93
1426.1
cemento 18 117 117 117 3.15
puzolana 12 78 78 78 2.3
serie 24
arena 70 445 445 445 1.93
1390.225
cemento 15 97.5 97.5 97.5 3.15
puzolana 15 97.5 97.5 97.5 2.3
serie 25
arena 70 445 445 445 1.93
1373.65
cemento 12 78 78 78 3.15
puzolana 18 117 117 117 2.3
Tabla 6. Muestra las condiciones de volumen y la densidad para la preparación y fabricación de las probetas de flexión.
4.8 ANÁLISIS DE RESULTADOS
34
SERIE 10 G (Mpa) G (Mpa) G (Mpa)ε P1 P2 P3
0,00025 0,1034 0,13787 0,05271 0,0005 0,1774 0,28798 0,06895 0,00075 0,2789 0,42598 0,09331 0,001 0,3825 0,59652 0,12580 0,00125 0,5053 0,77932 0,17859 0,0015 0,6334 1,02312 0,24766 0,00175 0,7888 1,29951 0,32488 0,002 0,9779 1,61263 0,43464 0,00225 1,1671 1,88525 0,55257 0,0025 1,4021 2,14986 0,69088 0,00275 1,6595 2,44717 0,86586 0,003 1,9690 2,70798 1,03684 0,00325 2,2684 3,00148 1,24860 0,0035 2,6382 3,14416 1,44823 0,00375 3,0030 3,71104 1,70089 0,004 3,4301 4,06200 1,99439 0,00425 3,8299 4,44157 2,28799 0,0045 4,2737 4,86217 2,62655 0,00475 4,6882 5,28706 3,02637 0,005 5,1539 5,69165 3,43047 0,00525 5,5769 6,13326 3,91220 0,0055 6,0308 6,54233 4,38601 0,00575 6,4502 6,95984 4,92536
0,006 6,9086 7,43474 5,48539
0,00625 7,3386 7,90979 6,00475
0,0065 7,7729 8,36059 6,54068
0,00675 8,2321 8,81150 7,13010
0,007 8,7016 9,30777 7,72391
0,00725 9,1324 9,78796 8,26473
0,0075 9,5984 10,19870 8,87547
0,00775 10,0174 10,60977 9,40878
0,008 10,4573 11,07854 9,93023
0,00825 10,8644 11,41616 10,41079
0,0085 11,3128 11,77894 10,88341
0,00875 11,6878 12,08873 11,36473
0,009 12,0508 12,33290 11,76007
0,00925 12,3605 12,54872 12,13972
0,0095 12,6543 12,72387 12,42904
0,00975 12,9029 12,81692 12,69019
0,01 13,1071 12,84483 12,87775
35
Gráfica 1. Muestra el esfuerzo vs deformación a la que fue sometida la muestra P1 de la serie 10.
0 2 4 6 8 10 12 14
0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012
Esf u e rzo M p a Deformación
Serie 10 P2
Gráfica 2. Muestra el esfuerzo vs deformación a la que fue sometida la muestra P2 de la serie 10.
0 2 4 6 8 10 12 14
0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012
Esf u e rzo M p a Deformación
Serie 10 P1
0 2 4 6 8 10 12 14
0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014
Esf u e rzo M p a Deformación
36
Luego se procede a realizar un gráfico con las tres probetas para cada serie.
Gráfica 4. Se muestra unidas las tres curvas arrojadas del ensayo destructivo de las probetas de la serie 10.
Una vez se obtuvieron los datos gráficamente, se procedió a realizar la gráfica
promedio de cada serie, teniendo en cuenta el coeficiente de variación (C.V.) en un
intervalo de 40 puntos.
0 2 4 6 8 10 12 14
0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012
Es
fu
erzo
Mp
a
Deformación
Esfuerzo vs deformación Serie 10
P1
P2
P3
37
Gráfica 5. Muestra los datos de esfuerzo vs deformación para la serie 10 promedio.
Nota:
éste mismo procedimiento se realizó para cada serie (10,11,12,13,14,15 y
20,21,22,23,24,25), y están como anexo (anexo 3).
Luego se recopilaron todas las series en un solo gráfico de series promedio.
Grafica 6. Se muestra los valores de esfuerzo vs deformación para cada una de las series de compresión, utilizando las gráficas promedio.
0 2 4 6 8 10 12 14
0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012
Es
fu
erzo
Mp
a
Deformación
Promedio Serie 10
0 2 4 6 8 10 12 14
0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02
Es
fu
erzo
Mp
a
deformación
Series promedio compresión
Serie 10
Serie 11
Serie 12
Serie 13
Serie 14
38
En la gráfica 6 se puede observar el comportamiento de cada curva promedio
arrojada por las series 10, 11, 12, 13, 14, 15; las cuales no siguen un patrón claro
debido a que la naturaleza de cada mezcla es diferente. Aunque cabe resaltar que
a mayor contenido de puzolana el material tiende a tener una mayor capacidad para
deformarse, mientras que la mezcla que contiene menor cantidad de puzolana
tiende a tener mayor resistencia a la compresión.
Otra apreciación es que la serie 13 y la serie 14 tienen un comportamiento similar,
aunque tengan diferente composición ya que el contenido de puzolana para la serie
14 es mayor que para la serie 13.
Grafica 7. Se muestra los valores de esfuerzo vs deformación para cada una de las series de flexión, utilizando las gráficas promedio.
En la gráfica 7 se puede observar el comportamiento de cada curva promedio
arrojada por las series 20, 21, 22, 23, 24, 25; en donde se infiere más claramente
que a mayor contenido de puzolana el material tiende a tener una mayor capacidad
para deformarse, mientras que la mezcla que contiene menor cantidad de puzolana
tiende a tener mayor resistencia a la flexión.
0 1 2 3 4 5 6
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
Es
fu
erzo
Kp
a
deformación
Series promedio de flexión
39
Por último, se realizó un histograma donde se evidencian los valores últimos de
resistencia a compresión y flexión:
Histograma 1. Muestra los valores de esfuerzo ultimo a la compresión de cada serie.
Se observa claramente un decaimiento de la resistencia última promedio a la
compresión debido al aumento de puzolana en la mezcla, aunque hay una salvedad
en las series 13 y 14 en donde la serie 14 presenta un valor de resistencia promedio
a la compresión más elevado.
Con estos valores de compresión se puede clasificar cada mezcla dentro de la
norma ASTM C270-03b
17, la cual da unos parámetros de resistencia a la
compresión a una edad de 28 días según su uso como mortero en la siguiente
ilustración:
17 ASTM C270-03b, Standard Specification for Mortar for Unit Masonry.
0 2 4 6 8 10 12 14
SERIE 10 SERIE 11 SERIE 12 SERIE 13 SERIE 14 SERIE 15
Es
fu
erzo
Mpa
40
Ilustración 4. Tomada de ASTM C270-03b, Pág. 3 (19).
De acuerdo a la ilustración 4 la clasificación de cada serie es:
G último (Mpa) Clasificación
SERIE 10 12,943 S
SERIE 11 11,625 N
SERIE 12 7,536 N
SERIE 13 4,573 O
SERIE 14 4,578 O
SERIE 15 2,364 No aplica
Tabla 8. Clasificación según resistencia última a la compresión según la norma ASTM C270-03b. Elaboración propia.
41
Ilustración 5. Tomada de ASTM C270-03b, pág. 3 (20).
En la ilustración 5 se observan los posibles usos para los morteros ya clasificados
en la ilustración 4, en dónde; “N” sirve para recubrimientos de vigas y como material
de aporte para parapetos y “O” se utiliza en paredes no cargadas y recubrimientos
(pañete).
Histograma 2. Muestra los valores de esfuerzo ultimo a la flexión de cada serie.
0 1 2 3 4 5 6
SERIE 20 SERIE 21 SERIE 22 SERIE 23 SERIE 24 SERIE 25
Es
fu
erzo
kp
a
42
N° SERIE Esfuerzo Promedio último (Kpa)
SERIE 20 5,089
SERIE 21 3,066
SERIE 22 2,720
SERIE 23 2,066
SERIE 24 2,224
SERIE 25 1,204
Tabla 9. Muestra los valores de esfuerzo último promedio a la flexión de cada serie. Elaboración propia
Se observa un decaimiento de la resistencia última promedio a la flexión debido al
aumento de puzolana en la mezcla, aunque hay una salvedad en las series 23 y 24
en donde la serie 24 presenta un valor de resistencia promedio a la flexión más
elevado.
43
5. CONCLUSIONES
•
Los resultados obtenidos de la fluorescencia de rayos x realizada a la
puzolana de bagazo de caña obtenida en la zona rural del municipio de
Cachipay, arrojo valores satisfactorios que determinaron una actividad
puzolánica clase c, determinada por la norma ASTM C618, y debido a esto
se puede garantizar que; gracias a su alto contenido de sílice de un 51,44%;
se puede utilizar como aditivo para el cemento portland.
•
A partir de los datos obtenidos de la prueba destructiva de compresión
realizada en el laboratorio de resistencias de materiales, se organizó y se
trabajaron gráficas que determinaron el comportamiento de cada serie (11,
12, 13, 14, 15) dependiendo de la cantidad de puzolana se observó que el
material disminuía su resistencia y entre más contenido de puzolana su
deformación aumentaba, lo que infiere que el material aditivo no mejora la
resistencia promedio a la compresión del cemento portland. Lo mismo se
evidencia para las pruebas de flexión en las series (21, 22, 23, 24, 25).
•
En los estudios de cada gráfica y teniéndose en cuenta la norma ASTM
C270-03b se hace una clasificación con los valores máximos a la resistencia
promedio a la compresión obtenidas de la series (10, 11, 12, 13, 14, 15) que
aunque no mejore la propiedad mecánica, este material aditivo, puzolana de
ceniza de bagazo de caña, puede reemplazar hasta un 15 % el cemento
Portland (de una mezcla 70% arena y 30% de puzolana y portland, o sea
hasta la mitad del contenido puede ser reemplazado), ya que se encuentran
bajo los rangos admisibles de aceptación para clasificar como material de
aporte en una mezcla de mortero.
45
6. RECOMENDACIONES
•
Se deben realizar más proyectos de investigación, tecnología, y de desarrollo
económico en donde las personas tengan acceso al conocimiento de los
materiales y recursos de manufactura hechos por ellos mismos, para que
aprendan a realizarles un proceso de reutilización y no de desperdicio y
contaminación del medio ambiente.
•
El impulso y la investigación a nuevos materiales naturales y la reutilización
de estos para la creación de viviendas de bajo costo, fachadas, mampostería,
y decoración son algunas de las alternativas con las que estos morteros
podrían ser usados en la industria.
46
7. BIBLIOGRAFIA
•
“G. Osorio Cadavid, Manual técnico, Buenas prácticas agrícolas y buenas
prácticas de manufactura en la producción de caña y panela.2007”
•
“P.C. Espinosa, Madrid, Manual de construcciones de albañilería. 1859,
Imprenta de Severiano Baz.”
•
“Ignacio G. Fernando H, Revista de obras públicas, Empleo de las cenizas
volantes en capas de base de firmes de carreteras, Enero 1988, págs.: 15 a
42”.
•
“R. Talero, El ahorro de energía en la fabricación de cemento: últimos
avances sobre las adiciones puzolánicas, Revista científica: informes de
construcción, vol. 38, n°385, noviembre, 1968 del Instituto de ciencias de la
construcción Eduardo Torronja”.
•
“Revista Colombiana de materiales N. 5 pp. 13-18, Congreso internacional
de materiales. “ESTUDIO COMPARATIVO DE CENIZAS DE BAGAZO DE
CAÑA COMO ADICIÓN PUZOLÁNICA”.
•
“ASTM C311, Standard Specification for Coal Fly ash and raw or Calcined
Natural Pozzolan for Use in Concrete”
•
“Concreto hidráulico, Resistencia a la Compresión de cilindros de Concreto”
•
“Concreto hidráulico, Resistencia a la Flexión del concreto usando una viga
simplemente apoyada cargada en el punto central”.
•
“Análisis Granulométrico de suelos por tamizado I.N.V E-123-1.”
•
“William R. Granulometría de la arena, ANALISIS GRANULOMETRICO DEL
AGREGADO FINO”.
•
“Donal R. Askeland. CIENCIA E INGENIERÍA DE LOS MATERIALES.
Thomson editores.3° edición”
47
•
“GEOMECÁNICA”, G. Duque Escobar, “
Estructura del Suelo y
Granulometría
”; Cap. 3, Pág. 31.
•
“NTC 121, INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA.CEMENTO PORTLAND.
ESPECIFICACIONES FÍSICAS Y MECÁNICAS.”
50
8.3.
DATOS Y GRÁFICAS
SERIE 10
ε P1 (Mpa) P2 (Mpa) P3 (Mpa) G PROMEDIO DESVIACIÓN CV (%)
51
SERIE 11ε P1 (Mpa) P2 (Mpa) P3 (Mpa) G PROMEDIO DESVIACIÓN CV (%)
52
SERIE 12ε P1 (Mpa) P2 (Mpa) P3 (Mpa) G PROMEDIO DESVIACIÓN CV (%)
53
SERIE 13ε P1 (Mpa) P2 (Mpa) P3 (Mpa) G PROMEDIO DESVIACIÓN CV (%)
54
SERIE 14ε P1 (Mpa) P2 (Mpa) P3 (Mpa) G PROMEDIO DESVIACIÓN CV (%)
55
SERIE 15ε P1 (Mpa) P2 (Mpa) P3 (Mpa) G PROMEDIO DESVIACIÓN CV (%)
56
0 2 4 6 8 10 12 140 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012
Es fu erzo Mp a Deformación
Promedio Serie 10
0 2 4 6 8 10 12 14
0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018
Es fu ero Mp a Deformación
Serie 11 Promedio
0 1 2 3 4 5 6 7 8
0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016
57
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50 0.005 0.01 0.015 0.02
Es fu erzo Mp a Deformación
Serie 13 Promedio
0 1 2 3 4 5
0 0.005 0.01 0.015 0.02
Es fu erzo Mp a Deformación
Serie 14 Promedio
0 0.5 1 1.5 2 2.5
0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016
58
SERIE 20
ε P1 (Kpa) P2 (Kpa) P3 (Kpa) G PROMEDIO DESVIACIÓN CV (%)
59
SERIE 21
ε P1 (Kpa) P2 (Kpa) P3 (Kpa) G PROMEDIO DESVIACIÓN CV (%) 0,0175 0,017658 0,0459108 0,04815818 0,03724233 0,01699771 45,6408327
60
SERIE 22
ε P1 (Kpa) P2 (Kpa) P3 (Kpa) G PROMEDIO DESVIACIÓN CV (%)
61
SERIE 23
ε P1 (Kpa) P2 (Kpa) P3 (Kpa) G PROMEDIO DESVIACIÓN CV (%)
62
SERIE 24
ε P1 (Kpa) P2 (Kpa) P3 (Kpa) G PROMEDIO DESVIACIÓN CV (%)
63
SERIE 25
ε P1 (Kpa) P2 (Kpa) P3 (Kpa) G PROMEDIO DESVIACIÓN CV (%)
64
0 1 2 3 4 5 60 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Es fu erzo K p a Deformación
Serie 20 Promedio
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
Es fu erzo K p a Deformación
Serie 21 Promedio
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
65
0 0.5 1 1.5 2 2.50 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
Es fe rzo K p a Deformación
Serie 23 Promedio
0 0.5 1 1.5 2 2.5
0 0.5 1 1.5 2
Es fu erzo K p a Deformación
Serie 24 Promedio
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
0 0.5 1 1.5 2
