Elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del Meta

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(1)ELABORACIÓN DE BLOQUES DE MAMPOSTERÍA MEDIANTE EL USO DE MORTERO, ADICIONADO CON CENIZA DEL CUESCO Y DE FIBRA DE PALMA AFRICANA EN EL DEPARTAMENTO DEL META.. BRAYAN ANTONIO BARRIOS TREJO YONATAN SNEYDER CASTRO CRUZ HEIDY LORENA DAZA NOVOA. UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍAS PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL VILLAVICENCIO 2018.

(2) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. ELABORACIÓN DE BLOQUES DE MAMPOSTERÍA MEDIANTE EL USO DE MORTERO, ADICIONADO CON CENIZA DEL CUESCO Y DE FIBRA DE PALMA AFRICANA EN EL DEPARTAMENTO DEL META.. BRAYAN ANTONIO BARRIOS TREJO YONATAN SNEYDER CASTRO CRUZ HEIDY LORENA DAZA NOVOA. AUXILIAR DE UN PROYECTO DE INVESTIGACIÓN COMO REQUISITO PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL. ASESOR TÉCNICO Mag. SAULO ANDRÉS OLARTE BURITICÁ. UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL VILLAVICENCIO 2018. 2.

(3) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. AUTORIDADES ACADÉMICAS UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA. Dr. MARITZA RONDÓN RANGEL RECTOR NACIONAL. Dr. CESAR AUGUSTO PÉREZ LONDOÑO DIRECTOR ACADÉMICO SEDE VILLAVICENCIO. Dra. RUTH EDITH MUÑOZ JIMENEZ DIRECTORA ADMINISTRATIVA. Dra. NANCY GIOVANA COCUNUBO DIRECTOR DE INVESTIGACIÓN DE LA SEDE. Ing. RAÚL ALARCÓN BERMÚDEZ DECANO FACULTAD DE INGENIERÍAS. Ing. MARÍA LUCRECIA RAMÍREZ SUÁREZ JEFE DE PROGRAMA. Ing. NELSON EDUARDO GONZALES ROJAS COORDINADOR DE INVESTIGACIÓN PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL. 3.

(4) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. Nota de aceptación:. _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________. _______________________________ Firma del presidente del jurado. _______________________________ Firma del jurado. _______________________________ Firma del jurado. Villavicencio, Febrero 2018.. 4.

(5) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. El presente trabajo llamado “Elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta.”, es responsabilidad de los autores y no compromete a la Universidad Cooperativa de Colombia.. 5.

(6) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. Agradezco a Dios por haberme dado la oportunidad de crecer en un entorno familiar lleno de valores y principios, a mis padres por haberme forjado como la persona que soy en la actualidad; muchos de mis logros se los debo a ustedes entre los que se incluye este. Me formaron con reglas y algunas libertades, pero al final de cuentas me apoyaron moral y económicamente a culminar este gran paso de ser un profesional Brayan Antonio Bariis Trejo. A aquel ser de luz, quien en su misericordia, desde lo alto ha guiado y revelado mi camino de vida. A mis padres Marco Castro y María Cruz quien en su amor infinito hacia mí han atravesado momentos de luz y de oscuridad, para infundarme valores y principios, para apoyarme en mi actuar y finalmente hacer de ésta meta, nuestra meta. A mi hermana Vanessa Castro por su compañía, cariño y apoyo fraternal durante toda su vida. A Paola Cobo, por su apoyo incondicional, su franqueza y amor durante los ultimos años. Y finalmente a cada uno de los profesionales que me han formado y que han sido parte de este proyecto de vida. Yonatan Sneyder Castro Cruz. A Dios por ser mi guía y mi fortaleza en cada paso de la vida. A mis padres Juan Daza y Maria Novoa por siempre estar ahí, creer en mí, brindarme todo su amor, y su apoyo incondicional, por el esfuerzo realizado en el transcurso de estos años lo cual posibilito la culminación de esta meta. Heidy Lorena Daza Novoa. 6.

(7) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. Agradecimiento. Agradecemos en primera medida a Dios, quien nos llenó sabiduría y entendimiento para afrontar cada una de las situaciones que se nos presentaron durante estos años de formación profesional. Le agradecemos al Ing. Saulo A. Olarte Buriticá, por su acompañamiento, conocimientos y asesorías, quien nos orientó en el desarrollo de la investigación. Le agradecemos al Ing. Tulio A. Hernández, por su acompañamiento, dedicación conocimientos y asesorías, quien nos orientó en el desarrollo metodológico de la investigación. Igualmente, al laboratorio Ingegar Ingeniería S.A., quienes muy cordialmente prestaron sus instalaciones y conocimientos técnicos para llevar a cabo el proceso de nuestra investigación.. Los autores.. 7.

(8) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. Contenido Introducción .................................................................................................................................. 12 1.. Planteamiento del probema ................................................................................................... 13 1.1.. Formulación del problema ............................................................................................. 13. 2.. Justificación .......................................................................................................................... 14. 3.. Antecedentes ......................................................................................................................... 15. 4.. Objetivos ............................................................................................................................... 22 4.1 Objetivo General ................................................................................................................. 22 4.2. Objetivos Específicos......................................................................................................... 22. 5. Marco referencial ...................................................................................................................... 23 5.1. Marco contextual ............................................................................................................... 23 5.1.1. El departamento del Meta y la palma africana de aceite. ........................................... 23 5.1.2. Agregado de Río Guayuriba.. ..................................................................................... 25 5.2. Marco teórico ..................................................................................................................... 25 5.2.1. Generalidades de la palma de aceite ........................................................................... 25 5.2.2. Generalidades de los bloques de mampostería ........................................................... 29 6.. DISEÑO METODOLÓGICO ............................................................................................... 38 6.1.. Tipo de investigación ..................................................................................................... 38. 6.2.. Fuentes de recolección de información .......................................................................... 39. 6.3.. Metodos y técnicas de investigación .............................................................................. 39. 8.

(9) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. 7.. 8.. 6.3.1.. Recopilación de información y antecedentes .......................................................... 39. 6.3.2.. Síntesis, pruebas a desarrollar ................................................................................. 39. 6.3.3.. Análisis ................................................................................................................... 40. 6.3.4.. Proceso experimental .............................................................................................. 40. Diseño de mezcla .................................................................................................................. 48 7.1.. Diseño de mezcla para ensayo de cubos ........................................................................ 48. 7.2.. Diseño de mezcla para la arena ...................................................................................... 49. 7.3.. Llenado de cubos de mortero para ensayo. .................................................................... 49. Análisis de resultados ........................................................................................................... 50 8.1.. Resistencia a la compresión de morteros de cemento hidráulico ................................... 50. 8.2.. Resistencia a la compresión de bloques de mamposteria ............................................... 52. Conclusiones ................................................................................................................................. 54 Recomendaciones ......................................................................................................................... 55 Referencias .................................................................................................................................... 56 ANEXOS ...................................................................................................................................... 58. 9.

(10) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. Tabla de ilustraciones Ilustración 1. Departamento del Meta, división territorial. ........................................................... 23 Ilustración 2. La industria de la palma en el Departamento del Meta .......................................... 24 Ilustración 3. Cultivo de palma africana de aceite. ....................................................................... 26 Ilustración 4. Partes del fruto de la palma africana de aceite........................................................ 27 Ilustración 5. Recolección del material cuesco en estado final de desecho .................................. 41 Ilustración 6. Trituración del material para disminuir tamaño de la muestra .............................. 41 Ilustración 7. Tipo de cemento utilizado....................................................................................... 42 Ilustración 8. Material arena de río ............................................................................................... 42 Ilustración 9. Desgaste mecánico de la muestra de cuesco mediante maquina de los angeles ..... 43 Ilustración 10. Tamizado de material cuesco ................................................................................ 44 Ilustración 11. Realización de cubos de mortero .......................................................................... 45 Ilustración 12. Prueba resistencia a la compresión de morteros ................................................... 46 Ilustración 13. Resultados pruebas a compresión de morteros con diferente porcentaje de ceniza de cuesco ....................................................................................................................................... 47 Ilustración 14. Elaboración de bloques de mampostería en mortero con ceniza de cuesco ......... 47 Ilustración 15. Llenado de cubos y golpes según especificación.................................................. 49 Ilustración 16. Resultados pruebas a compresión de morteros con diferente porcentaje ............. 51 Lista de tablas Tabla 1. ......................................................................................................................................... 35 Tabla 2. ......................................................................................................................................... 36 Tabla 3. ......................................................................................................................................... 37 Tabla 4 .......................................................................................................................................... 48. 10.

(11) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. Tabla 5. ......................................................................................................................................... 48 Tabla 6. ......................................................................................................................................... 49 Tabla 7. ......................................................................................................................................... 50 Tabla 8. ......................................................................................................................................... 50 Tabla 9 .......................................................................................................................................... 52 Tabla 10 ........................................................................................................................................ 52. 11.

(12) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. Introducción El cuesco de la palma aceitera es la parte del fruto que rodea la semilla, el cuesco de palma aceitera es un gran problema en la actualidad en las plantas extractoras de aceite, ya que originan gran cantidad cuesco y hay muy pocas alternativas de aprovechamiento para los desechos que resultan de la extracción de aceite de la palma, lo cual provoca un grado muy alto de contaminación en las zonas cercanas y causa ciertas afecciones a las personas involucradas como lo es enfermedades en la piel, molestias en los ojos, enfermedades respiratorias y malos olores como resultado de la descomposición de los productos orgánicos y debido a la gran cantidad de este desecho los mismos cultivadores como iniciativa lo han implementado dándole uso como material de base en vías terciarias, en las mismas fincas o plantaciones y de esta manera evacuar las grandes cantidades acumuladas aunque ha demostrado tener una deficiencia en cuanto al corto tiempo de vida. Esta investigación se hizo con la finalidad de plantear alternativas para el desarrollo de nuevos productos que contribuyan a la utilización de subproductos agroindustriales y de esta manera darles un valor agregado y ofertar nuevos productos que beneficien a la sociedad. Actualmente existe una tendencia creciente por utilizar materiales de construcción no convencionales, es por esa razón el cuesco de palma aceitera es una gran elección a utilizar como material constitutivo de mezclas de concreto en la fabricación de bloques además de ofrecer características diferentes debido al poco peso y la gran resistencia del cuesco. 12.

(13) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. 1. Planteamiento del probema El departamento del Meta cuenta con 141.008 hectáreas sembradas de palma africana (FEDEPALMA 2016) a lo largo y ancho de los municipios como lo son san Carlos de guaroa, Acacías y San Martín, entre otros, lo que representa el 32% de la producción nacional. Al aumentarse la productividad en las empresas aceiteras se da la necesidad de utilizar en las calderas la fibra y el cuesco de la palma como combustible para aprovechar su poder calorífico en la producción de vapor de agua, generando cantidades de ceniza que incrementa de manera notoria el problema ambiental viéndose afectado la salud de los trabajadores con enfermedades en la piel y molestias en los ojos, además de causar problemas respiratorios y malos olores como resultado de la descomposición de los productos orgánicos, se estima que cada hectárea produce 25 toneladas de desechos vegetales lo que serían 3526.7 toneladas, una cantidad bastante considerable por lo que urge darle solución Con esta propuesta se busca generar una solución compatible con el medio ambiente, aprovechando las características mecánicas de estos desechos como lo son una alta dureza, alta resistencia al desgaste y bajo peso o poca densidad para que sean útiles en el proceso de productos de construcción no convencionales 1.1. Formulación del problema ¿Podría la ceniza del cuesco, subproducto del fruto de la palma africana de aceite, servir como material puzolánico que permita mejorar las propiedades mecánicas del mortero para su utilización en elementos constructivos como lo son bloques de mampostería contribuyendo a la disminución del impacto ambiental que generan estos desechos en el Departamento del Meta?. 13.

(14) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. 2. Justificación La agroindustria de la palma africana se encuentra altamente arraigada a la economía del país, para 2012 Colombia lideró la producción de palma en el continente con un 30,9% y una representación del 2% a nivel mundial; Para febrero de 2016, Colombia cuenta con un área mayor a 480000 Ha sembradas y se posiciona como el cuarto productor de aceite en el mundo. Así, el departamento del Meta como mayor productor del país cuenta con más de 141000 Ha sembradas de las cuales 116000 Ha se encuentran en producción (Fedepalma, 2016). Se estima que de los subproductos generados luego de la obtención del aceite vegetal del fruto de la palma el cuesco equivale entre 5% al 7% de los residuos generados por dicho proceso un valor aproximado a las 153000 toneladas (Fedepalma, 2008). En Colombia el cuesco es aprovechado para generar vapor de agua y utilizarse como generador de energía eléctrica, esto se realiza mediante su calcinación en hornos aprovechando su alto poder calorífico (4.890 kcal/kg seco) pero luego de este proceso es desechado como ceniza contaminante sin hallarse un uso provechoso de las mismas, estas cifras evidencian la amplia contaminación generada por los procesos productivos en la obtención de los subproductos derivados de la palma. Permiten obtener un mortero de alto rendimiento con una mayor resistencia a la compresión en comparación con morteros sin adición, por tanto, es un ejemplo claro de los beneficios y de su provechosa aplicación en el campo constructivo disminuyendo costos de cimentación y de refuerzos, y el impacto ambiental generado por la agroindustria aceitera.. Con el mortero. mejorado a obtener se planea elaborar bloques de mampostería con características físicas y mecánicas óptimas, para su posterior utilización en proyectos a escala real que brinden una nueva opción constructiva en nuestra región de acuerdo a la normatividad vigente. Y contribuyedo de esta manera a un enfoque de sostenibilidad ambiental.. 14.

(15) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. 3. Antecedentes La contaminación ambiental es un tema que últimamente ha tomado mucha fuerza en la comunidad científica, podemos evidenciar varios proyectos de investigación en donde se trata de disminuir el efecto que genera la utilización de materiales convencionales en nuestro diario vivir. Como ingenieros civiles somos conscientes del perjuicio que trae los materiales convencionales para el área de la construcción, es por eso que esta investigación se hace participe en cooperar a la disminución de este impacto ambiental utilizando desechos o residuos provenientes de la agroindustria, ya que estos se encuentran en proporciones cada vez mayores y el impacto ambiental debido a su manejo inadecuado es evidente. A continuación, se referencian algunas investigaciones orientadas al uso de residuos agroindustriales como materiales de construcción y se resaltan sus aportes a esta línea de investigación: - Estudio del comportamiento mecanico del mortero adicionado con ceniza del cuesco y de la fibra de la palma africana en el Departamento del Meta: Con esta investigación realizada por Ortiz, Urueña y Hernandez (2009) concluyeron que con mayor porcentaje de ceniza la resistencia a la compresión se reduce considerablemente debido a una reacción química desfavorable que puede ser producida por los óxidos de sílice (Sio2) en sus formas inestables y los socios aluminios de la pasta del cemento (Na2O Y K2O). Esta reacción que es el tipo solido-liquido producen un gel inflable que aumenta de volumen a medida que absorbe agua, lo cual origina intervalos en el mortero que conduce a la expansión, agrietamientos y roturas de la pasta de cemento, eso se conoce como reacción de álcali-sílices. La utilización del cuesco y de la fibra de la palma africana como material puzolanico sustituyo el cemento para la construcción de morteros de acuerdo a esta investigación, no. 15.

(16) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. cumplió las expectativas propuestas con las adiciones para obtener una mayor resistencia, pero se logró una ligera disminución del PH y del peso específico, originando un concreto de rendimiento medio El color de la ceniza al ser recolectada evidencia una gran cantidad de inquemados, que generalmente son productos orgánicos que impiden la utilización de este material como sustancia puzolánica, por esta razón se recomienda un hidrolisis acido para retirar estos desechos o una calcinación a temperaturas de 600°C como se utiliza para la cascarilla de arroz. Esta ceniza es aplicable a las obras de ingeniería civil dado que sus características disminuyen el peso de la estructura en la mezcla de pega y mortero de muro, disminuyendo los costos de cimentación y de refuerzos además del impacto ambiental al utilizar desechos agroindustriales. Se determina que los tiempos de fraguado tiende a disminuir del tiempo del fraguado inicial todo esto a su vez como se adiciona ceniza y se retira cemento se aumenta su formación del gel cementante debido que la sílice de la ceniza es muy cristalina y está a su vez no permite su reacción con los componentes del cemento haciendo este proceso más rápido disminuyendo los tiempos de fraguado Determinamos que la cantidad y la calidad de la sílice obtenida a partir de la calcinación del cuesco y de la fibra de la palma africana es de un 50,96% de SiO2 y se destaca en la Difracto grama de aparecen en unos 5 picos de alto rango con caracteres como ION CALCICO (CaO) con un 16,51% y de potasio K20 con un 15,70% Destacamos que la ceniza obtenida de las calderas de la extractora de aceite morichal S.A cumplió con la norma de Molienda N.I.N.V. E-218 y de paso se obtiene aproximadamente la cuarta parte del material con las características de fracción granulométrica del cemento tipo. 16.

(17) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. portland que por ende se utilizó como un material puzolanico y con la cual se realizó esta tesis y de paso se terminó que la ceniza pasa 200 es muy fina y de color beige grisáceo y se encontró otro material análogo a una arena grisácea Además concluyeron que la reacción del cemento química del cemento con la ceniza de la palma africana produce en el PH del material por la producción de hidróxidos, que con adiciones de ceniza al 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, y 30%, la alcalinidad de la muestra disminuye, sin ser significativa la variación. Se confirma que la ceniza es básica sin afectar la reacción puzolanica El desarrollo de este proyecto ayudo a afianzar los conocimientos teóricos con los obtenidos en esta investigación, abre la posibilidad de desarrollar nuevas técnicas para lograr un avance en el diseño de morteros de alta resistencia a partir de nuevas y mejores alternativas en el campo profesional de la ingeniería, amigables con el medio ambiente relacionada a la reutilización de los desechos de las agroindustrias del Departamento del Meta y la conformación de nuevos materiales para las obras civiles - Mechanical and bond properties of coconut shell concrete: En esta investigación realizada por Gunasekaran, Kumar y Lakshmipathy (2011) se utilizó el endocarpio o cascara de coco como agregado grueso para la elaboración de hormigón ligero; se construyeron especímenes de mezclas con relaciones agua-cemento de 0.42 y 0.44, luego se ensayaron para determinar la resistencia a la compresión, flexión, tracción indirecta y al impacto, también se realizaron ensayos de adherencia pull-out. Todos los resultados eran comparados con lo establecido en las normas IS 456 y BS 8110 para hormigones ligeros. Se encontró que el concreto fabricado con cascara de coco tiene una mejor trabajabilidad, debido a los tamaños de cascara utilizados (máximo 12mm) y a la superficie lisa que tienen las conchas en uno de sus lados. Las densidades oscilaron entre 1930 y 1970 kg / m3, las cuales están dentro del rango de. 17.

(18) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. hormigón ligero estructural de densidades menores de 2000 kg / m3. La resistencia a la flexión de CSC es aproximadamente 17,53% y el 16,42% de sus respectivas resistencias a la compresión (26,70 N / mm2 y 25,95 N / mm2). La resistencia a la tracción indirecta de CSC es de aproximadamente 10,11% y 9,17% de su respectiva resistencia a compresión; lo anterior indica que el comportamiento del hormigón con cascara de coco es similar al de los hormigones convencionales. La resistencia al impacto del concreto con cascara de coco es alto en comparación con el hormigón convencional. La adherencia experimental es mucho mayor en comparación con la fuerza de adhesión teórica según lo estipulado por IS 456: 2000 y BS 8110. En general, la resistencia de unión es comparable a la de hormigones normales y otros con agregados de peso ligero. Los experimentos demuestran que las cáscaras de coco cumplen los requisitos para su uso como agregado ligero. - Uso de fibras naturales de lechuguilla como refuerzo en concreto: Esta investigación realizada en México por Juárez, Rodríguez, Rivera y Rechy (2004), consistió en pruebas a fibras naturales de lechuguilla y ensayos a especímenes de concreto reforzado con fibras naturales (CRFN). Para la caracterización de las fibras se obtuvo su diámetro, longitud, porcentaje de absorción de agua, densidad absoluta y porosidad. Las propiedades mecánicas obtenidas fueron el esfuerzo último a la tensión y la elongación a la ruptura. Se encontró que para estas propiedades mecánicas las fibras proporcionaban al concreto un soporte adicional para resistir esfuerzos a tensión y a flexión. Se encontró además que la parafina disminuía en gran proporción la absorción de agua y lograba conservar en la fibra propiedades importantes, como la resistencia ultima a tensión, después de estar sometidas por tiempos prolongados a entornos con un alto grado de humedad y alcalinidad como es el caso de las matrices cementicas. Se estudió el comportamiento de especímenes de CRFN con dos diferentes relaciones A/C, se observó que la. 18.

(19) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. relación de 0.65 con un consumo de cemento de 381 kg/m3 resultó ser una mezcla trabajable y de fácil manejo con la fibra, pero en el estado endurecido presentó una alta permeabilidad, su aplicación puede ser en elementos constructivos de bajo costo y de autoconstrucción. - Uso del Cuesco de la Palma Africana en la fabricación de Adoquines y Bloques de Mampostería: Fue realizado por Buzon Ojeda (2009) de la Corporación Universitaria de la Costa en Barranquilla, su propósito fue determinar las variaciones en la resistencia a la compresión del concreto con reemplazo total del agregado grueso por cuesco de palma y la variación de la resistencia a flexión y compresión en adoquines y bloques de mampostería, respectivamente, fabricados con morteros en los cuales se reemplazó el agregado fino en un 50% para los adoquines y en un 25% para los bloques. Con respecto al concreto se ensayaron a compresión los especímenes fabricados a edades de 7, 14, 21 y 28 días, se fabricaron 30 para cada edad y se encontró que el material lo aligeró en un 35% pero la resistencia disminuyo a la mitad de la diseñada inicialmente y la trabajabilidad de la mezcla se ve afectada. En el caso del de los bloques y los adoquines se encontró que en ambos casos las resistencias obtenidas estaban dentro del rango exigido por la norma y además eran mayores a las registradas para los bloques y adoquines sin cuesco. La experiencia obtenida indicó que requiere de mayor tiempo en la mezcladora para que los materiales alcancen a integrarse de tal forma que no queden dispersos o separados. - Effects of heat treatment on oil palm shell coarse aggregates for highs trength lightweight concrete: Investigación Realizada por Yewa, Mahmuda, Ang, y Yew (2014) cuyo propósito de esta investigación fue determinar la influencia de un tratamiento térmico previo, sobre el cuesco de palma africana antes de incorporarlo a la mezcla de concreto. El cuesco de palma de aceite fue sometido a tratamiento térmico a temperaturas de 60°C y 150°C durante 30 y. 19.

(20) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. 60 minutos; luego se incorporó a la mezcla y se notó que la densidad había reducido, pero esta aun logro mantenerse dentro del rango de las densidades correspondientes a los hormigones ligeros de alta resistencia. Los ensayos a compresión a que fueron sometidas las muestras a los 28 y 90 días dieron como resultado 49 y 52 Mpa, respectivamente. Se observó además que la trabajabilidad mejoraba a mayor temperatura y tiempo de exposición térmica de los cuescos. - Lightweight concrete made from crushed oil palm shell: Tensile strength and effect of initial curing on compressive strength: Investigación realizada por Shafigh, Jumaat, Mahmud, y Hamid (2012), en este estudio se incorporó a la mezcla cuesco de palma africana con más de 6 meses de haber sido desechado de la planta de extracción de aceite, esto con el propósito de que la fibra adherida a su superficie se desprendiera, ya que esta provoca un vínculo débil entre la pasta y el material. Los trozos de cuesco se tamizaron en un tamiz de 9.5 mm, los retenidos fueron triturados en una máquina trituradora de piedra y luego fueron tamizados nuevamente en el tamiz de 2.36mm, todos los pedazos que lograban pasar el tamiz eran eliminados. Los especímenes fueron construidos con el cuesco retenido en el tamiz de 2.36mm y ensayados a compresión, bajo diferentes condiciones de curado, a compresión, tracción indirecta y flexión. Los resultados del ensayo mostraron que los hormigones construidos con el material tenían una resistencia a la compresión de 34-53 Mpa, un rango de resistencia a la tracción indirecta y rango de fuerza de flexión de 4,4 a 7,0 MPa. No se presentó la resistencia a la compresión esperada ya que la unión del cuesco con la matriz fue deficiente. Este estudio fue realizado por la University of Malaya. Las investigaciones mencionadas anteriormente presentan como limitante la utilización de materiales diferentes a los que serán utilizados en esta investigación, como son el agregado grueso y fino, en algunos casos no se ha utilizado plastificante en la mezcla de concreto. 20.

(21) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. como se hará en esta investigación, además de que las proporciones de residuo incorporado a la mezcla serán diferentes. - Aprovechamiento de los residuos de la palma africana: Investigación realizada por Ortiz y Reyes (2009), el estudio consta de un análisis estadístico para comprobar la cantidad de residuos de la palma, cuesco y fibra, en dos industrias aceiteras de la región, seguido de una caracterización fisicoquímica de dichos residuos y sus correspondientes cenizas, con discusiones importantes de las propiedades físicas y mecánicas de este material como aditivo del cemento portland. Se ha estudiado la viabilidad de utilizar las cenizas como material adicionado al cemento. Los resultados experimentales indican que la mezcla de cemento que contienen las cenizas derivadas de los residuos de aceite de palma muestra satisfactorios tiempos y resultados de las pruebas de solidez. La incorporación de la ceniza es categorizada como buena, y no se observó segregación. Los efectos de la ceniza sobre la densidad y absorción de agua son insignificantes. La resistencia a la compresión del hormigón disminuye con el contenido de cenizas en el cemento utilizando hasta un 10% en peso de la ceniza. Los resultados sugieren que la ceniza podría ser mezclada en pequeñas cantidades con cemento Portland ordinario para hacer hormigón sin efectos perjudiciales a largo plazo sobre la fuerza de la propiedad. La presente investigación tiene como objetivos contribuir a la disminución del impacto ambiental ocasionado por la acumulación de cuesco y fibra de la palma africana en las áreas de extracción aceitera, dándole un valor agregado a este material al ser usado como puzolana, y obtener un material compuesto de menor valor económico y propiedades diferentes a las del cemento Portland.. 21.

(22) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. 4. Objetivos 4.1 Objetivo General Diseñar modelos de bloques de mampostería mediante el uso de mortero adicionado con ceniza obtenida a partir del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del Meta. 4.2. Objetivos Específicos -. Revisar el estado de arte, investigar sobre proyectos ya realizados a nivel departamental y nacional y establecer aportes a la propuesta que se presenta.. -. Generar el diseño de mezcla óptima para la realización de un bloque de mamposteria estructural no convencional.. -. Evaluar la resistencia mecánica del material con los resultados obtenidos en las pruebas de laboratorio de la adición de ceniza de cuesco de palma africana mediante la prueba de resistencia a la compresión.. 22.

(23) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. 5. Marco referencial 5.1. Marco contextual 5.1.1. El departamento del Meta y la palma africana de aceite. El departamento del Meta es uno de los treinta y dos departamentos que conforman la República de Colombia, cuenta con una extensión de 85635 km2 y se encuentra ubicado en la región oriental de Colombia extendiéndose desde el denominado piedemonte llanero en la cordillera oriental hasta los llanos orientales del país. El Meta posee una gran riqueza hídrica debido a la cantidad de afluentes que cruzan el departamento y además, la principal fuente de riqueza del Meta es la explotación de hidrocarburos, seguida de la ganadería de extensión y la agricultura con cultivos tecnificados de arroz, cacao, forestales, caña y palma africana, además de cultivos tradicionales de yuca, plátano, cítricos, frutas, ente otros; el Meta ha sido reconocido como la despensa agrícola de Colombia y el mayor surtidor de alimentos de Bogotá, surtiendo el 48% de la demanda. Se encuentra localizado en la región centro-oriental de Colombia entre 1°32’30” y los 4°57’30” lat. Norte y entre los 71°2’30” y 74°57’00” long. Oeste de Greenwich.. Ilustración 1. Departamento del Meta, división territorial. Fuente: Google Maps 23.

(24) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. Colombia es el cuarto productor de aceite de palma en el mundo y el primero en América, con más de 480000 Ha sembradas (2016); El departamento del Meta como mayor productor del país, con una producción correspondiente al 32% del total del país, cuenta con más de 141000 Ha sembradas de las cuales 116000 Ha se encuentran en producción. La producción de aceite derivado de la palma africana generó en el departamento para el 2015 más de 44000 empleos de los cuales 17634 fueron empleos directos y 26451 empleos indirectos, con presencia en 21 municipios del departamento en los cuales se encuentran ubicados 23 plantas de beneficio donde se desarrolla el proceso agroindustrial de extracción. Ilustración 2. La industria de la palma en el Departamento del Meta Fuente: La palma de aceite en el Departamento del Meta. Fedepalma.. 24.

(25) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. 5.1.2. Agregado de Río Guayuriba. El río Guayuriba establece límite natural al sur entre los municipios de Villavicencio y Acacias, se forma de dos afluentes: el río Blanco y el río Negro desembocando al río Meta con una extensión aproximadamente de 158 kilómetros. En todo su encajonamiento hasta su abertura en forma de abanico en los llanos orientales donde se depositan los materiales aluviales que son los mejores materiales para la dosificación de concreto y morteros del país donde se refleja el alto consumo, debido a que esta zona es la más prospectiva de todas para la explotación de material de arrstre, por las excelentes características del material extraído, apto como agregado para la elaboración de concretos y asfalto, por tener una recarga permanente y porque su aprovechamiento genera un impacto ambiental bajo. Prueba de ello lo constituye el hecho que en esta área existe 3 contratos mineros y 5 licencias de explotación vigente (Ortiz Garcia, Urueña Enciso, & Hernandez Garcia, 2009). 5.2. Marco teórico 5.2.1. Generalidades de la palma de aceite 5.2.1.1. El cultivo de la palma de aceite africana (elaeis guineensis). La palma africana (Elaeis guineensis) es una planta tropical propia de climas cálidos que crece en tierras por debajo de los 500 metros sobre el nivel del mar. Es un cultivo perenne y de tardío y largo rendimiento, ya que tarda entre 3 y 4 años para empezar a producir frutos y su vida productiva puede durar más de 50 años, aunque a partir de los 25 se dificulta su cosecha por la altura del tallo. Dentro de los cultivos de semillas oleaginosas es el que produce mayor cantidad de aceite por hectárea y por esta razón es el que se siembra comercialmente para obtener aceites. (AGROINDUSTRIAS JMD Y CIA S.C.A., 2009). 25.

(26) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. Ilustración 3. Cultivo de palma africana de aceite. Fuente: Palma de aceite concentra más CO2. Fedepalma. El cultivo de la palma de aceite se ha expandido en Colombia, desde la década de 1960, y a hoy (2016) existen más de 480000 hectáreas distribuidas en 124 municipios de 20 departamentos. (Fedepalma, La Palma de Aceite en Colombia, 2016) 5.2.1.2. Características de la especie. Se trata de una planta monoica, es decir, tiene flores de ambos sexos, masculinas y femeninas. Asimismo, es una especie alógama, debido a que su polinización es cruzada. Aunque es perenne y, por tanto, de largo aliento, en los cultivos comerciales su vida productiva se estima en unos 25 años, pues a su edad alcanza una altura superior a los 13 m y ello dificulta la cosecha de sus frutos. De la palma nacen frutos por millares, esféricos, ovoides o alargados, para conformar racimos compactos de entre 10 y 40 kilogramos de peso. En su interior guardan una única semilla, la almendra o palmiste, que protegen con el cuesco, un endocarpio leñoso rodeado, a su vez, por una pulpa carnosa. Ambas, almendra y pulpa, proveen aceite. La primera, el de palmiste, y la segunda, el de palma propiamente dicha.. 26.

(27) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. Los frutos de forma ovoide, miden entre 3 y 6 centímetros de largo, y pesan de 5 a 12 gramos. Su piel (pericarpio) es lisa y brillante, y tienen una pulpa o tejido fibroso que contienen las células con el aceite (mesocarpio), una nuez o semilla compuesta de un cuesco lignificado de grosor variable (endocarpio) y una almendra o palmiste (endospermo) (Fedepalma L. P., LA PLANTA, 2017).. Ilustración 4. Partes del fruto de la palma africana de aceite. Fuente: Cultivo de la Palma de Aceite. Borrero (s.f.). 5.2.1.3. Proceso agroindustrial de extracción del aceite de palma. El procesamiento de los frutos de la palma de aceite se lleva a cabo en la planta de beneficio o planta extractora. Ahí se desarrolla el proceso de extracción del aceite crudo de palma y de las almendras o el palmiste. Consiste en esterilizar los frutos, desgranarlos, macerarlos, extraer el aceite de la pulpa, clarificarlo y recuperar las almendras del bagazo resultante. De las almendras se obtienen luego dos productos: el aceite de palmiste y la torta de palmiste, de gran valor para la alimentación de animales (Fedepalma L. P., TRANSFORMACIÓN, 2017). Durante el proceso de extracción de los aceites de palma y de palmiste se obtienen diferentes subproductos que pueden aprovecharse de diversas formas como: tusas vacías, aguas lodosas, fibras y cuesco provenientes del fruto.. 27.

(28) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. La fibra y el cuesco de la palma africana son materiales denominados como desechos, que actualmente son causales de contaminación ambiental. Inicialmente estos residuos eran tirados en la margen de las fuentes hídricas cercanas generando focos de procreación de insectos además de aumentar la cantidad de sólidos disueltos que dificultan la fotosíntesis y la vida acuática en especies como los peces. Teniendo en cuenta la dureza del cuesco se utilizó como sub-base granular en las vías de acceso a las plantaciones. De acuerdo a los estudios realizados con cascarilla de arroz, la fibra y el cuesco de palma han sido utilizados como combustible en las calderas para aprovechar su poder calorífico en la producción de vapor de agua (Reyes Ortiz & Ortiz, 2008). 5.2.1.4. La ceniza del cuesco como material para la construcción. Los estudios realizados en Colombia con el objeto de emplear la ceniza del cuesco y la fibra de la palma africana como un material puzolánico son casi nulos. La obtención de sílice a partir de desechos agrícolas, permite la obtención de concreto de alto comportamiento la reacción de estas cenizas ricas en sílice eliminan los óxidos de calcio (culpables de muchos de los problemas del concreto) y generan más gel cementante, es decir mucho más C-S-H (Silicato Cálcico Hidratado). En esto radica la mejora de las propiedades físicas, mecánicas, disminución de la porosidad y aumento de la densidad de los cementos adicionados con sílices, materiales adicionados o simplemente puzolanas. La utilización de la ceniza del cuesco y la fibra de la palma africana como material puzolánico sustituto del cemento para la construcción de morteros de acuerdo a esta investigación, para obtener una mayor resistencia, una ligera disminución del pH y del peso específico, originando un concreto de alto rendimiento, por lo anterior puede decirse que las ventajas de la utilización de estos materiales son muchas y su implementación dentro de las. 28.

(29) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. obras de Ingeniería mejora las características del concreto permitiendo la construcción de estructuras esbeltas, seguras y que garanticen una vida útil suficientemente adecuada al periodo de diseño de las mismas (Reyes Ortiz & Ortiz, 2008). 5.2.1.5. Composición química de la ceniza del cuesco de la palma africana. El cuesco de la palma africana se ha estudiado como carbón activado donde la carbonización se lleva a cabo a 600 ºC en atmósfera de nitrógeno durante 2,5 horas en un horno vertical provisto de un controlador de temperatura Cole Parmer 89000-10, que permite ajustar la velocidad de calentamiento. Las condiciones de la carbonización son las siguientes: velocidad de calentamiento 10 °C min-1, flujo de nitrógeno 150-160 mL min-1. El análisis de estas cenizas establece que el contenido de Na, K, Ca, Mg y Fe son respectivamente, 0.33, 0.36, 0.34, 0.13 y 0.46 mg.g-1. El contenido de Si, no se ha determinado (Navarrete L., Giraldo L., Baquero C., Moreno J., 2005). 5.2.2. Generalidades de los bloques de mampostería 5.2.2.1. El bloque de mampostería. El bloque de perforación vertical es un elemento rectangular elaborado a partir de mortero o concreto de consistencias secas que se moldea y compacta para elaborar un elemento premoldeado, que en obra se manipula a mano y que están diseñados para propósitos no estructurales (mampostería confinada) o estructurales (mampostería de carga o reforzada). Para su elaboración es necesaria materia prima natural como agregados finos y/o gruesos, cemento y agua. La utilización de estos bloques como sistema constructivo, resulta especialmente conveniente para la mayoría de las edificaciones, especialmente en los lugares que cuentan con agregados de buena calidad disponibles.. 29.

(30) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. Actualmente en la fabricación de bloques se viene utilizando grandes máquinas vibradoras, sin embargo la disponibilidad de este tipo de equipos en muchas zonas rurales es prácticamente nulas, obligando a recurrir a la vibración manual; por tal motivo, la propuesta de utilizar mesas vibradoras pequeñas resulta una alternativa constructiva que hace viable la albañilería con bloques de concreto o mortero. 5.2.2.2. Componentes del bloque a) Agregados naturales. material granular, el cual puede ser arena, grava, piedra triturada o escoria, empleado con un medio cementante para formar concreto o mortero hidráulico. El uso de agregados en el concreto tiene como objetivo reducir los costos en la producción de la mezcla, ayudar a controlar los cambios volumétricos y aportar a la resistencia final del material. b) Cemento. Material aglomerante compuesto de una sustancia en polvo, que al contacto con el agua forma una pasta blanda y se endurece, que funciona como material aglutinante con los agregados en la mezcla de mortero u hormigón. Cada cemento posee cualidades específicas para cada aplicación. Debe considerarse el uso que recibirá el elemento y el ambiente al que estará sometido. NTC 121, NTC 321, ASTM C150/80. c) Agua. El agua es el componente de las mezclas de concreto u mortero que entra en contacto con el cemento generando el proceso de hidratación, que desencadena una serie de reacciones que terminan entregando al material sus propiedades físicas y mecánicas, su buen uso se convierte en el parámetro principal de evaluación para establecer el eficiente desempeño del concreto en la aplicación. El agua que se utilice en la elaboración de bloques de hormigón deberá ser dulce, limpia, sin sabor ni olor pronunciado y libre de cantidades apreciables de materiales nocivos como ácidos,. 30.

(31) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. álcalis, sales y materias orgánicas o cualquier otra sustancia que sea dañina para la mezcla; es preferible emplear agua potable (Mindiola Arriaga, 2013). 5.2.2.3. Proceso de producción. a) Proceso artesanal. La elaboración de bloques artesanales, es un proceso no tecnificado, por lo tanto, no es necesario un control riguroso de calidad basándose en una producción a menor ritmo que el industrial. Existen muchos lugares donde se elaboran bloques de hormigón de manera artesanal, con la finalidad de aportar a menor escala la satisfacción de la demanda del sector constructivo (Mindiola Arriaga, 2013). b) Proceso industrial. Las plantas de producción de bloques cuentan con instalaciones y maquinaria necesaria para su elaboración en serie, entre los que se destacan los silos de almacenamiento de cemento, zonas de almacenamiento para los agregados divididos según su nivel de finura, máquinas de producción baja y gran escala, la cual mezcla el concreto con los niveles de agua adecuados para que la mezcla no quede demasiado húmeda y poder lograr una consistencia adecuada, ya que esta es introducida en un molde y posteriormente es compactada con vibración por unos segundos para que todas las partículas se ajusten y al momento de ser sacada del molde por la maquina el resultado sea un bloque de concreto deforma definida. Una vez salen los bloques de concreto de la máquina, estos son almacenados en unos cuartos especiales para un adecuado fraguado y curado, controlando la temperatura, humedad, y presión. 5.2.2.4. Etapas de fabricación. La producción de los bloques de mampostería en hormigón o mortero, consiste de cinco (5) etapas principales: - Dosificación o diseño de mezcla - Mezclado de los materiales - Moldeado del bloque. 31.

(32) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. - Fraguado - Curado a) Dosificación o diseño de mezcla. Esta es quizás la variable que más afecta la calidad del producto final, de ella depende la densidad, la absorción y la resistencia del elemento. Debe ser formulada por personal profesional altamente calificado. De su éxito depende la calidad del producto y su precio en el mercado. Una buena dosificación relaciona en peso la cantidad de agregados finos, gruesos, cemento, agua, aditivos y pigmentos. Cada producto debe tener su propia dosificación. La mezcla de hormigón para los bloques contiene más porcentaje de arena y apenas un bajo porcentaje de agua, el cual es menor que las mezclas de hormigón usadas con propósitos de ingeniería. Este método da como resultado un producto muy seco, de mezcla homogénea que nos ayuda a un desmolde fácil sin que se desmorone (Mindiola Arriaga, 2013).. 32.

(33) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. b) Mezclado de los materiales. El proceso de mezclado de los materiales para la elaboración de los bloques se puede hacer de manera manual o mecánica, en él se realiza la homogenización de los componentes y su preparación para verterse en los moldes. El orden en que los agregados, el cemento, el agua, los aditivos o el pigmento ingresan a la mezcladora, o a la torta de mezcla, es importante y posee una secuencia específica. Cada uno merece especial atención y su propio tiempo de mezclado. c) Moldeado del bloque. Una vez obtenida la mezcla, se procede a vaciarla con una pala dentro de la máquina, conformada por moldes, los cuales emiten vibraciones. Posteriormente, cuando se ha colocado en el molde, la mezcla de hormigón, ésta se compacta, consolidando a base de presión y vibraciones controladas. El método de llenado se debe realizar en capas y con la ayuda de una varilla se puede acomodar la mezcla. El vibrado se mantiene hasta que aparezca una película de agua en la superficie, luego del mismo se retira el molde de la mesa y se lleva al área de fraguado, y se desmolda el bloque en forma vertical (Mindiola Arriaga, 2013). d) Fraguado del bloque. Una vez fabricados los bloques, los colocan en el área de secado natural utilizando como recurso natural el sol y de los vientos, con la finalidad de que puedan fraguar sin secarse. El tiempo de fraguado debe ser de 4 a 8 horas, pero es preferible dejarlos de un día para otro. Si los bloques se dejarán expuestos al sol o a vientos fuertes se ocasionaría una pérdida rápida del agua de la mezcla, o sea un secado prematuro, por lo que lo es necesario el curado de los mismos (Mindiola Arriaga, 2013).. 33.

(34) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. e) Curado del bloque. Proceso durante el cual el concreto gana resistencia. A temperatura ambiente puede durar hasta 7 días en los que el bloque obtiene hasta un 70% de su resistencia total. Merecen especial cuidado la temperatura y la humedad ambiental. Comienza aproximadamente 12 horas después de incorporar el agua a la mezcla y su efecto produce la evaporación del agua dentro del bloque por lo que debemos garantizar que esta sea lenta y progresiva, manteniendo la temperatura ambiente entre 30 y 35 °C y la humedad relativa superior al 90%. Los productos deben protegerse del viento y del sol preferiblemente en cámaras aisladas. NTC 4026, ASTM C90/96. Para curar los bloques se riega por lo menos tres veces al día o lo necesario para que no se comiencen a secar en los bordes. 5.2.2.5. Propiedades. Las características que deben tener los bloques de concreto están definidos por la NTC 4026, cuando se va a construir mampostería estructural; y por la NTC 4076, cuando se va a construir mampostería no estructural (divisoria). Estas características son las mismas que se piden en la Norma Sismo Resistente NSR10, que rige el diseño y construcción de estructuras en Colombia. Los ensayos para definir estas características están presentados en la NTC 4024. a) Densidad (peso) (D). La densidad de un bloque depende del peso de los agregados, del proceso de fabricación y de la dosificación de la mezcla. La densidad debe ser la máxima que se pueda alcanzar, pues de ella dependen sus otras características como: resistencia a la compresión, absorción, permeabilidad, durabilidad y comportamiento al manejo durante su producción, transporte y manejo en obra; capacidad de aislamiento térmico y acústico, y textura y color de su superficie, etc. (véase la Tabla 1) (PREFABRICADOS CONCRETODO, s.f.). 34.

(35) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. Tabla 1. Densidad de los bloques de concreto. Clase 3. Densidad, kg/m. Peso Mediano. Peso Normal. 1680 hasta menos de 1900. 1900 o mas. Fuente: Mampostería de bloques de concreto. Cómo construir con Concretodo. Volumen 3, pag.5. b) Resistencia a la compresión (Rc28). La resistencia a la compresión es la principal propiedad que deben tener los bloques, y determina si se pueden usar para mampostería estructural (portante) o divisoria (no portante o no estructural). En los bloques para mampostería estructural se tienen dos clases de resistencias: alta y normal. La resistencia alta se usa para todo tipo de construcciones, incluyendo edificios de mampostería estructural. La baja se usa fundamentalmente para construcciones de uno y dos pisos. El uso de una u otra depende de las necesidades estructurales, sin importar la exposición a la intemperie o el recubrimiento que vaya a tener el muro (véase la Tabla 2). La resistencia a la compresión está especificada para ser alcanzada a los 28 d de producidos los bloques; pero se pueden pegar en el muro a edades menores cuando se tenga un registro sobre la evolución de la resistencia de bloques de iguales características, y éste indique que alcanzarán dicha resistencia, lo que no exime de la verificación directa de la calidad de los bloques. Se pueden especificar resistencias a la compresión mayores que la alta, cuando lo requiera el diseño estructural; pero se debe consultar antes a los productores locales, sobre la posibilidad de fabricarlos. La resistencia a la compresión se determina mediante el ensayo descrito en la NTC 4024 (PREFABRICADOS CONCRETODO, s.f.).. 35.

(36) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. Tabla 2. Valor mínimo de la resistencia a la compresión de bloques de concreto, a los 28 d (Rc28), en MPa, sobre el área neta promedia (anp); y valor de la absorción de agua (Aa) %, según la densidad del concreto secado al horno (NTCs 4026 y 4076). RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN a los 28 d (Rc28) B , evaluada sobre el área neta promedia (Anp) Mínimo, Mpa CLASE. Promedio de 3 unidades. Individual. ALTA NORMAL. 13 10. 11 9. ABSORCIÓN DE AGUA (Aa), en %, según el peso (densidad) del concreto secado en horno, kg/m³ Promedio de 3 unidades, máximo, % Peso mediano, de 1680 kg/m³ hasta Peso normal, 1900 menos de 1900 kg/m³ kg/m³ o mas 12% 9% 15% 12%. Fuente: Mampostería de bloques de concreto. Cómo construir con Concretodo. Volumen 3, pag.7. c) Absorción. La absorción es la propiedad del concreto del bloque para absorber agua hasta saturarse. Está relacionada con su permeabilidad o sea la posibilidad de que haya paso de agua a través de sus paredes. Los límites de la absorción varían con el tipo de concreto del bloque. Es importante tener la menor absorción posible en el bloque, pues mientras mayor sea, más agua succionará del mortero de pega y de inyección, y se puede reducir la hidratación del cemento en la superficie que los une, perdiendo adherencia y originando fisuras. Por el contrario, bloques totalmente impermeables evitan el intercambio de humedad y la creación de una superficie de adherencia, resultado en uniones de baja resistencia, con fisuras permeables al agua. Una absorción baja reduce la entrada de agua y de contaminantes en el bloque, mejorando su durabilidad. Como la absorción es inversamente proporcional a resistencia a la compresión, por lo general es mayor para las unidades de menor resistencia (PREFABRICADOS CONCRETODO, s.f.).. 36.

(37) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. Tabla 3. Absorción de agua (Aa%), según el peso (Densidad) del bloque. Promedio de 5 unidades, máximo % Unidades / Mampostería ESTRUCTURAL PESO LIVIANO, Menos de 1680 MEDIANO, De 1680 hasta menoos de 2000 CLASE Alta 15 12 Clase Baja 18 15 Unidades / Mampostería NO ESTRUCTURAL Chapa 15 12 Unidad 18 15. NORMAL, 2000 o más 9 12 9 12. Fuente: Mampostería de bloques de concreto. Cómo construir con Concretodo. Volumen 3, pag.6. d) Dimensiones. Si las dimensiones (medidas) de los bloques son variables, se altera el espesor de los muros y del mortero de pega, y se modifican sus características estructurales y constructivas (apariencia final del muro, niveles de enrase, alineación de juntas, acabados adicionales, etc.). Para evitar esto, el sistema de bloques de concreto es rigurosamente modular y, por su proceso de fabricación, las medidas son muy precisas y constantes; pero deben estar dentro de ciertos límites. Las dimensiones de los bloques están definidas como: espesor, altura y longitud y se expresan de tres maneras: las dimensiones reales son las que se toman directamente sobre la unidad en el momento de evaluar su calidad; las dimensiones estándar son las designadas por el fabricante en su catálogo (dimensiones de producción), y las dimensiones nominales son las dimensiones estándar más el espesor de una junta de pega, o sea 1 cm. Por ejemplo, un bloque de dimensiones nominales (espesor, altura, longitud) 20 x 20 x 40, tiene unas dimensiones estándar de 19 x 19 x 39, pero sus dimensiones reales podrán ser 19,1 x 18,9 x 39,2, todas las medidas dadas en centímetros (PREFABRICADOS CONCRETODO, s.f.).. 37.

(38) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. 6.. DISEÑO METODOLÓGICO. El presente trabajo tiene como finalidad la elaboración de bloques de mampostería estructural, cuya finalidad es reemplazar una cierta cantidad de cemento por la ceniza de cuesco de palma africana como componente puzolánico para la fabricación de bloques. 6.1. Tipo de investigación Debido a las características de la investigación esta se encuentra enmarcada bajo un tipo de investigación experimental, en donde se busca explicar la relación entre unos hechos (causa) y sus posibles repercusiones (efecto), que para esta investigación esta determinada en las posibles mejoras en las resistencias finales del mortero convencional al adicionarsele ceniza de cuesco de la palma africana de aceite. Para el desarrollo de este proyecto se empleó la mezcla de: ceniza de cuesco de palma africana, cemento y agua. Las mezclas son de dosificaciones establecidas por la norma I.N.V. E – 323 – 07 bajo la cual se realizó el ensayo a resistencia a compresión de morteros con la diferencias que se sustituía un porcentaje de cemento por la misma cantidad de ceniza. Esto se hace con el fin de determinar el aporte del material (residuo de palma africana) como material cohesivo en la ejecución de las mezclas de mortero. Las características de principales de este estudio son las siguientes: - Se requiere mínimo dos grupos: uno experimental y de control - Se aplica la variable independiente solamente al grupo experimental - Se comparan los resultados del efecto o resultado (variable dependiente) en los dos grupos. 38.

(39) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. - Se pueden hacer mediciones antes de aplicar la variable independiente (situación inicial) y al final en los dos grupos - Se pueden hacer mediciones solamente al final, en los dos grupos 6.2. Fuentes de recolección de información Fuentes primarias: - Visita a Planta Extractora Palmeras del Llano S.A Fuentes secundarias: - Acudir a investigaciones ya realizadas tales como: proyectos de grado, artículos científicos, mesas redondas virtuales, trabajos monográficos, comentarios hechos por jueces en las presentaciones de RedCOLSI. 6.3.. Metodos y técnicas de investigación Para alcanzar los objetivos de la presente investigación se hace necesario llevar un orden de. la ejecución de este proyecto, la cual se organiza de la siguiente manera: 6.3.1. Recopilación de información y antecedentes - Consultar trabajo de grado elaborado en la Universidad cooperativa - Investigar sobre trabajos ya elaborados en cuanto al aprovechamiento de la ceniza de cuesco de palma africana a nivel nacional y continental - Estudiar las propiedades físicas y mecánicas del mortero (Teórico) - Estudiar teóricamente las propiedades y los beneficios del cuesco de la palma africana en la utilización y fabricación de elementos civiles 6.3.2. Síntesis, pruebas a desarrollar - Recolección de la ceniza del cuesco de la palma africana, atreves de las plantas de tratamiento extractoras o productoras de aceite en la región. 39.

(40) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. - Hacer diferentes análisis de dosificación cumpliendo con las normatividades que nos rigen - Elaborar los cilindros con diferentes dosificaciones, unos convencionales y otros con la ceniza del cuesco de la palma africana que es nuestro componente a estudiar - Realizar los ensayos necesarios para obtener una variedad de respuestas y así, brindar un análisis más amplio de cada uno de sus comportamientos mecánicos que en estos se presente. - Todos los resultados obtenidos se introducirán dentro de un cuadro comparativo (hoja Excel) con el fin de generar gráficas y así hacer un análisis detallado de su comportamiento mecánico. 6.3.3. Análisis - Los resultados se compararían y analizarían con los estudios previos realizados. Esto se hace con el fin de brindar un mayor porcentaje de seguridad - Desarrollar un análisis de beneficio-costo comparando un bloque convencional con nuestro proyecto de investigación. - Finalmente presentar un informe detallado de este estudio, dando respuestas de diferentes puntos de vista. 6.3.4. Proceso experimental 6.3.4.1.. Fase 1, Recolección de materiales. Se procede a recoger el material de los. botaderos de la Planta extractora Palmas del llano S.A, en este proceso de selección se buscó el color más grisáceo y blancuzco. Posteriormente se empaco en lonas para ser transportado a la ciudad de Villavicencio, más específicamente a los laboratorios de la universidad cooperativa.. 40.

(41) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. Ilustración 5. Recolección del material cuesco en estado final de desecho El material se tritura manualmente con el martillo para disminuir el tamaño de sus partículas, con el fin de asegurar que una vez introducido en la máquina de los ángeles quede bien desgastado.. Ilustración 6. Trituración del material para disminuir tamaño de la muestra. Se elabora la compra del cemento (Argos) en Deposito y ferretería Boyacá D & M. 41.

(42) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. Ilustración 7. Tipo de cemento utilizado Se realiza la compra de arena en Deposito y ferretería Boyacá D & M. Ilustración 8. Material arena de río 6.3.4.2.. Fase 2, Desgaste de la ceniza. Se procede a incorporar la ceniza del cuesco de. palma africana dentro de la máquina de los ángeles cumpliendo la normatividad de I.N.V. E – 218 – 07 con el fin de desgastar mecánicamente las partículas de gran tamaño obtenidas en el proceso de recolección del material. 42.

(43) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. Ilustración 9. Desgaste mecánico de la muestra de cuesco mediante maquina de los angeles. 43.

(44) elaboración de bloques de mampostería mediante el uso de mortero, adicionado con ceniza del cuesco y de fibra de palma africana en el departamento del meta. | Brayan Barrios, Yonatan Castro, Heidy Daza. 6.3.4.3.. Fase 3, Granulometría de ceniza. Una vez obtenido el material en unas partículas. menores se dio inicio a realizar la granulometría con el fin de buscar una similitud a las características del cemento; dentro de este proceso lo realmente importante era la obtención del material que pasa por el tamiz No. 200/ 75 µm. Ilustración 10. Tamizado de material cuesco 6.3.4.4.. Fase 4, Preparación de cubos para ensayo de mortero. Se realizan ensayos de. laboratorio; consiste en fallar cubos de 5x5x5 para medir su resistencia y conocer sus propiedades mecánicas. Lo que se busca con este ensayo es corroborar los resultados ya obtenidos por investigaciones ya antes realizadas y así poder brindar un análisis mucho más detallado en cuanto al comportamiento del mortero con las diferentes adiciones de cenizas que en este trabajo de investigación se realizó. El principio de esta investigación es el comportamiento que hay entre el 1% al 5% de adición de ceniza de cuesco de palma africana ya que en investigaciones pasadas lo que hacen es analizarla de 5 en 5 hasta una adición de más o menos el 30%; lo que buscamos nosotros es analizar qué pasa en ese pequeño fragmento inicial ya que en la adición del 5% se han. 44.