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COMPARACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE UNIDADES DE
ADOBE SIN PAJA CON UNIDADES DE ADOBE CON PAJA EN CRUZ BLANCA
- CAJAMARCA
Comparison of compressive strength resistance of adobe brick built without straw
and adobe bricks built with straw in Cruz Blanca - Cajamarca
AlexCotrina-Mendoza1; WalnerLimay-Silva1; Deyvis López-Alejandría1 1
Universidad Privada del Norte
Recibido may. 2014; aceptado jul. 2014; versión final nov. 2014.
Autor de correspondencia: Alex Cotrina, e-mail: alexiitoh.14@hotmail.com.
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Resumen
Se construyeron ladrillos de adobe con paja y sin paja para comparar la resistencia de ambos a la compresión. El proceso incluyó la elaboración de los ladrillos de adobe con materiales de la localidad de Cruz Blanca (Cajamarca) y la posterior prueba en los laboratorios de la Universidad Privada del Norte. Los resultados indican que los ladrillos de adobe elaborados con paja tienen mayor resistencia. Es recomendable promover la elaboración de ese tipo de ladrillos de adobe.
Palabras clave: Ladrillos de adobe y paja, resistencia a la compresión.
Abstract
Adobe bricks were built with straw and adobe bricks without straw to compare both resistance to compression. The process included the development of adobe bricks with materials of the Cruz Blanca (Cajamarca) and subsequent testing in the laboratories of the Universidad Privada del Norte. The results indicate that the adobe bricks made with straw are more resistant. It is advisable to promote the development of this type of adobe bricks.
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I.INTRODUCCIÓN
Es frecuente encontrar en el Perú y en toda Latinoamérica el uso del adobe puesto que es muy común en zonas rurales, en las que la construcción con este material demostró una respuesta apropiada y, quizás, la única vía posible mediante la cual la gente de escasos recursos económicos pueda construir una casa digna.
El adobe es un material muy barato y que tiene un gran aislamiento térmico por lo que las casas construidas con este material son muy acogedoras; las estructuras de adobe son generalmente autoconstruidas, porque la técnica constructiva tradicional es simple y no requiere consumo adicional de energía (Gama et al., 2012). Profesionales calificados (ingenieros y arquitectos) generalmente no están involucrados con este tipo de construcción y de allí la designación de “construcción no ingenieril”, el proyecto es importante porque se está dando a conocer a los pobladores de la Cruz Blanca, Cajamarca, cómo mejorar la calidad de unidades de adobe para que tengan más resistencia y durabilidad. Según la Norma Peruana E.080, el adobe es un bloque macizo de tierra sin cocer, el cual puede contener paja u otro material que mejore su estabilidad frente a agentes externos y atenúe las fisuras por contracción de secado (Ministerio de Vivienda, 2013).
La resistencia a la compresión de ladrillos de barro (adobe) reforzados con fibra (paja) es mayor que los adobes tradicionales; por lo tanto, los reforzados son más resistentes a los terremotos. Por otra parte, la presencia de fibras en ladrillos de adobe proporciona flexibilidad a las estructuras que favorezcan también a su resistencia a los terremotos (Binici et al., 2005).
Estudios que miden cómo mejoran las propiedades físicas de los ladrillos de adobe al añadírseles en su elaboración materiales como paja, ceniza y pequeñas cantidades de cemento se realizaron. Un estudio se ha dedicado a la evaluación de los efectos de las adiciones de cal sobre la microestructura y las propiedades físicas de ladrillos de adobe (Millogo et al., 2008), encontró que la adición de cal a la mezcla de preparación del adobe contribuyó a su fortalecimiento. Sin embargo, también se notó una leve afectación negativa de la resistencia mecánica de ladrillos de adobe si se usaba mucha cal.
Muros construidos en antiguas iglesias españolas con ladrillos de adobe constituido por arena fina, arcilla y gran cantidad de paja mostraron una mayor cohesión interna y
3 evitaron la retracción del secado de los adobes (Sánchez et al., 2000). Esto demuestra la gran importancia de añadir paja a las mezclas para la elaboración de ladrillos de adobe.
El objetivo de este trabajo es comparar la resistencia a compresión de unidades de adobe elaborados con paja y sin paja; también se determinará la deformación del material utilizado, su esfuerzo, módulo de Young y módulo de Poisson.
II. MATERIALES Y MÉTODO
Se realizaron diferentes pruebas con unidades de adobe, con una serie de procedimientos para la elaboración de las unidades de adobe con paja; esto se realizó en la localidad de Cruz Blanca en Cajamarca y su respectiva comparación a la compresión de ambas unidades utilizando la máquina compresora del laboratorio de la Universidad Privada del Norte (UPN).
Para la investigación experimental se utilizó una máquina compresora, moldes para la elaboración de los adobes, hojas de cálculo y los siguientes materiales tres carretillas de arena (27 latas), ¼ de paja y 12 litros de agua potable.
Para la composición de las unidades de adobe seguimos los procedimientos de la norma RNE (E-080,2006), del Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento, para adobes rectangulares: el largo del ladrillo debe ser aproximadamente el doble del ancho; la relación entre el largo y la altura debe ser de 4 a 1; y, en lo posible, la altura debe ser mayor a 8 cm.
Para la elaboración del adobe se utilizó una “adobera” con medidas de 40 x 40 x 8 cm; se preparó el barro, se adicionó la paja cuidando que los adobes no se rajen; se dejó secar el adobe en las adoberas entre 24 a 48 horas.
Para el análisis se prepararon 04 unidades de adobe con paja y 04 sin paja. Se evalúo la resistencia a la compresión para lo cual se utilizó arcilla (entre 10 y 20%), limo (entre 15 y 25%) y arena (entre 55 y 70%). Se retiraron de la mezcla las piedras con una dimensión mayor a 5mm y otros elementos extraños (Norma E-080 ,2006).
Para probar si los suelos que darían el insumo para preparar los adobes contenían suficiente arcilla se realizó el llamado “ensayo de resistencia seca”. Este ensayo consiste en hacer, por lo menos, tres bolitas de barro de aproximadamente 2 cm de
4 diámetro. Luego de dejarlas secar por más de 24 horas, se intenta destruir cada bolita, presionándolas con los dedos pulgar e índice. Si ninguna de las bolitas se rompe, el suelo contiene suficiente arcilla como para ser usado en la construcción de adobe, siempre y cuando que se controle la figuración (tendencia de un material a formar grietas); del mortero debido a la contracción por secado. Si alguna de las bolitas pueden ser aplastadas, el suelo no es adecuado, ya que carece de la cantidad suficiente de arcilla y debería ser descartado.
Luego se procedió a la elaboración de las unidades de adobe con paja de acuerdo a la norma peruana E-080, referente a la cantidad de materiales (ver tablas 1 y 2).
Tabla 1: Materiales para adobes con paja
Materiales Cantidad de material
Arena Agua Paja 13 latas 35 lt- a más ¼ de fardo Fuente: Elaboración Propia
Tabla 1: Materiales para adobe sin paja
Materiales Cantidad de material
Arena Agua
13 latas 40 lt- 50 lt Fuente: Elaboración Propia
Se extrajo el material (aproximadamente 30 latas), luego se “chancó” la arcilla obtener un material más óptimo, luego se procedió a retirar las piedras mayores a 5mm; finalmente se midió la cantidad de material que se utilizó para elaborar las unidades con paja (ver Figura 1).
5 Figura 1: Retiro de piedras mayores a 5mm
Se trasladó el material a un lugar adecuado para proceder a mezclarlo con el agua hasta que el material se humedeció completamente. Se mezcló con la ayuda de una palana el agua con el material hasta obtener una pasta uniforme, se dejó reposar dos días, para que el material absorba toda la cantidad de agua necesaria; luego se agregó la paja hasta que todos los materiales estén completamente mezclados. Luego se siguió con la elaboración de los adobes siguiendo lo recomendado por la norma E-080.
Resistencia del adobe a la Compresión
La resistencia a la compresión de la unidad se determinó ensayando los cubos labrados cuya arista fue igual a la menor dimensión de la unidad de adobe, el valor del esfuerzo resistente en compresión se obtuvo en base al área de la sección transversal, se hicieron un mínimo de 4 cubos (Norma E-080, 2006).
Los ensayos se realizaron utilizando piezas completamente secas. El valor obtenido mínimo fue de 12 kg/cm2 (Norma E-080,2006). La resistencia a la compresión de las unidades de adobe es un índice de calidad de la misma.
III. RESULTADOS
De las ocho unidades de adobe cuatro con paja, cuatro sin paja se obtuvo los siguientes resultados de resistencia a compresión.
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3.1. Unidades de Adobe con Paja
Tabla 2: Unidad de adobe con paja. Probeta 1
Fuerza Área Var. longitud Long. Inicial Deformación σ(Kg/cm2) 100 224 0.92 380 0.002421053 0.446428571 200 224 1.67 380 0.004394737 0.892857143 300 224 2.00 380 0.005263158 1.339285714 400 224 2.25 380 0.005921053 1.785714286 500 224 2.50 380 0.006578947 2.232142857 600 224 2.60 380 0.006842105 2.678571429 700 224 2.82 380 0.007421053 3.125000000 800 224 2.95 380 0.007763158 3.571428571 900 224 3.08 380 0.008105263 4.017857143 1000 224 3.18 380 0.008368421 4.464285714 1100 224 3.29 380 0.008657895 4.910714286 1200 224 3.38 380 0.008894737 5.357142857 1300 224 3.48 380 0.009157895 5.803571429 1400 224 3.58 380 0.009421053 6.250000000 1500 224 3.69 380 0.009710526 6.696428571 1600 224 3.77 380 0.009921053 7.142857143 1700 224 3.80 380 0.010000000 7.589285714 1800 224 3.99 380 0.010500000 8.035714286 1900 224 4.08 380 0.010736842 8.482142857 2000 224 4.12 380 0.010842105 8.928571429 2100 224 4.26 380 0.011210526 9.375000000 2200 224 4.38 380 0.011526316 9.821428571 2300 224 4.47 380 0.011763158 10.26785714 2400 224 4.59 380 0.012078947 10.71428571 2500 224 4.72 380 0.012421053 11.16071429 2600 224 4.84 380 0.012736842 11.60714286 2700 224 4.95 380 0.013026316 12.05357143 2800 224 5.06 380 0.013315789 12.50000000 2900 224 5.19 380 0.013657895 12.94642857 3000 224 5.31 380 0.013973684 13.39285714 3100 224 5.44 380 0.014315789 13.83928571 3200 224 5.59 380 0.014710526 14.28571429 3270 224 5.89 380 0.015500000 14.59821429
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Figura 2: Unidad de adobe con paja. Probeta 1 y = 1344.7x - 5.9088 R² = 0.9677 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 0.005 0.01 0.015 0.02 esf u er zo deformacion
DIAGRAMA ESFUERZO VS DEFORMACION
Series1 Lineal (Series1) UNIDAD DE ADOBE
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Tabla 4: Unidad de adobe con paja. Probeta 2
Fuerza Área Var. longitud Long. Inicial Deformación σ(Kg/cm2) 100 224 0.76 380 0.00200000 0.44642857 200 224 1.26 380 0.00331579 0.89285714 300 224 1.58 380 0.00415789 1.33928571 400 224 1.74 380 0.00457895 1.78571429 500 224 1.91 380 0.00502632 2.23214286 600 224 2.08 380 0.00547368 2.67857143 700 224 2.21 380 0.00581579 3.12500000 800 224 2.35 380 0.00618421 3.57142857 900 224 2.54 380 0.00668421 4.01785714 1000 224 2.74 380 0.00721053 4.46428571 1100 224 2.89 380 0.00760526 4.91071429 1200 224 3.04 380 0.00800000 5.35714286 1300 224 3.18 380 0.00836842 5.80357143 1400 224 3.29 380 0.00865789 6.25000000 1500 224 3.38 380 0.00889474 6.69642857 1600 224 3.58 380 0.00942105 7.14285714 1700 224 3.67 380 0.00965789 7.58928571 1800 224 3.78 380 0.00994737 8.03571429 1900 224 3.97 380 0.01044737 8.48214286 2000 224 4.06 380 0.01068421 8.92857143 2100 224 4.32 380 0.01136842 9.37500000 2200 224 4.42 380 0.01163158 9.82142857 2300 224 4.52 380 0.01189474 10.2678571 2400 224 4.60 380 0.01210526 10.7142857 2500 224 4.71 380 0.01239474 11.1607143 2600 224 4.85 380 0.01276316 11.6071429 2700 224 4.98 380 0.01310526 12.0535714 2800 224 5.14 380 0.01352632 12.5000000 2900 224 5.34 380 0.01405263 12.9464286 3000 224 5.51 380 0.01450000 13.3928571 3100 224 5.80 380 0.01526316 13.8392857 3200 224 6.16 380 0.01621053 14.2857143 3300 224 6.58 380 0.01731579 14.7321429 3400 224 6.88 380 0.01810526 15.1785714 3413 224 7.23 380 0.01902632 15.2366071
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Figura 3: Unidad de adobe con paja. Probeta 2
Tabla 5: unidad de adobe con paja. Probeta 3
Fuerza Área Var. longitud Long. Inicial Deformación σ(Kg/cm2) 100 224 0.55 380 0.00 0.45 200 224 1.22 380 0.00 0.89 300 224 1.45 380 0.00 1.34 400 224 1.57 380 0.00 1.79 500 224 1.89 380 0.00 2.23 600 224 2.12 380 0.01 2.68 700 224 2.25 380 0.01 3.13 800 224 2.38 380 0.01 3.57 900 224 2.50 380 0.01 4.02 1000 224 2.76 380 0.01 4.46 1100 224 2.84 380 0.01 4.91 1200 224 3.05 380 0.01 5.36 1300 224 3.33 380 0.01 5.80 1400 224 3.59 380 0.01 6.25 y = 1042.7x - 2.5634 R² = 0.9792 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 0.005 0.01 0.015 0.02 esf u er zo derformacion
DIAGRAMA ESFUERZO VS DEFORMACION
Series2 Lineal (Series2)
10 1500 224 3.90 380 0.01 6.70 1600 224 4.12 380 0.01 7.14 1700 224 4.26 380 0.01 7.59 1800 224 4.39 380 0.01 8.04 1900 224 4.52 380 0.01 8.48 2000 224 4.68 380 0.01 8.93 2100 224 4.85 380 0.01 9.38 2200 224 5.01 380 0.01 9.82 2300 224 5.18 380 0.01 10.27 2400 224 5.32 380 0.01 10.71 2500 224 5.91 380 0.02 11.16 2600 224 6.18 380 0.02 11.61 2700 224 6.62 380 0.02 12.05 2800 224 7.28 380 0.02 12.50
Figura 4: Adobe con paja. Probeta 3
y = 795.12x - 1.2778 R² = 0.9835 -2.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 - 0.01 0.01 0.02 0.02 0.03 e sf u e rzo derformacion
DIAGRAMA ESFUERZO VS DEFORMACION
Series1 Lineal (Series1)
UNIDAD DE ADOBE CON PAJA P°3
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3.2. Unidades de Adobe sin Paja
Tabla 6: Unidad de adobe sin paja. Probeta 1
Fuerza Área Var. longitud Long. Inicial Deformación σ(Kg/cm2) 100 224 0.29 380 0.001 0.4 200 224 0.60 380 0.002 0.9 300 224 1.10 380 0.003 1.3 400 224 1.94 380 0.005 1.8 500 224 2.32 380 0.006 2.2 600 224 2.58 380 0.007 2.7 700 224 3.02 380 0.008 3.1 800 224 3.44 380 0.009 3.6 900 224 3.89 380 0.010 4.0 1000 224 4.22 380 0.011 4.5 1072 224 5.31 380 0.014 4.8
Figura 5: Unidad de adobe sin paja. Probeta 1 y = 350.77x + 0.258 R² = 0.981 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 0.000 0.005 0.010 0.015 esf u er zo deformacion
DIAGRAMA ESFUERZO DEFORMACION
Series1 Lineal (Series1) UNIDAD DE ADOBE
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Tabla 7: Unidad de adobe sin paja. Probeta 2
Fuerza Área Var. longitud Long. Inicial Deformación Esfuerzo 100 224 0.16 380 0.00042 0.4 200 224 0.44 380 0.00116 0.9 300 224 0.61 380 0.00161 1.3 400 224 0.79 380 0.00208 1.8 500 224 0.96 380 0.00253 2.2 600 224 1.1 380 0.00289 2.7 700 224 1.23 380 0.00324 3.1 800 224 1.33 380 0.00350 3.6 900 224 1.44 380 0.00379 4.0 1000 224 1.53 380 0.00403 4.5 1090 224 1.72 380 0.00453 4.9
Figura 6: Unidad de adobe sin paja. Probeta 2 y = 1138.9x - 0.407 R² = 0.9811 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 0.00000 0.00200 0.00400 0.00600 esf ue rzo deformacion
DIAGRAMA ESFUERZO VS DEFORMACION
Series1 Lineal (Series1)
UNIDAD DE ADOBE SIN PAJA P°2
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Tabla 8: Unidad de adobe sin paja. Probeta 3
Fuerza Área var. longitud Long. Inicial Deformación σ(Kg/cm2) 100 224 0.07 380 0.000 0.446 200 224 0.38 380 0.001 0.893 300 224 0.69 380 0.002 1.339 400 224 1.01 380 0.003 1.786 500 224 1.44 380 0.004 2.232 600 224 1.74 380 0.005 2.679 700 224 3.81 380 0.010 3.125 800 224 4.35 380 0.011 3.571 900 224 4.91 380 0.013 4.018 962 224 5.87 380 0.015 4.295
Figura 7: Unidad de adobe sin paja. Probeta 3 y = 230.52x + 0.9661 R² = 0.9289 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000 4.500 5.000 - 0.005 0.010 0.015 0.020 e sf u e rzo deformacion
DIAGRAMA ESFUERZO VS DEFORMACION
Series1 Lineal (Series1)
UNIDAD DE ADOBE SIN PAJA P°3
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Tabla 9: Unidad de adobe sin paja. Probeta 4
Fuerza Área Var. longitud Long. Inicial Deformación σ(Kg/cm2) 100 240 0.23 380 0.0006 0.4167 200 240 0.47 380 0.0012 0.8333 300 240 0.64 380 0.0017 1.2500 400 240 0.87 380 0.0023 1.6667 500 240 1.07 380 0.0028 2.0833 600 240 1.31 380 0.0034 2.5000 700 240 1.56 380 0.0041 2.9167 800 240 2.34 380 0.0062 3.3333 900 240 2.95 380 0.0078 3.7500 1000 240 3.71 380 0.0098 4.1667 1100 240 5.71 380 0.0150 4.5833 1127 240 7.36 380 0.0194 4.6958
Figura 8: Unidad de adobe sin paja. Probeta 4
y = 180.17x + 0.6672 R² = 0.8737 0.0000 0.5000 1.0000 1.5000 2.0000 2.5000 3.0000 3.5000 4.0000 4.5000 0.0000 0.0050 0.0100 0.0150 0.0200 0.0250 esf ue rzo deformacion
DIAGRAMA ESFUERZO VS DEFORMACION
Series1 Lineal (Series1)
UNIDAD DE ADOBE SIN PAJA P°4
15
IV. DISCUSIÓN
De los resultados que se obtuvo se pueden evidenciar que al agregarle la paja a las unidades de adobe son las que más resistente puesto a que la paja aparte de ser un material que acumula calor también tiene la función de unir las partículas de arcilla. Es, por consiguiente, recomendable promover la elaboración de ladrillos de adobe con las el añadido de paja necesario para crear mayor resistencia y durabilidad de las construcciones.
V. CONCLUSIONES
Se logra determinar que el adobe con paja es más resistente, que el adobe sin paja; por lo tanto se puede decir este material es recomendable utilizarlo en las construcciones de este tipo.
Aun 87% de confiabilidad el adobe sin paja es menos resistente, y aun 97% de confiabilidad el adobe adicionado con paja tiene mejor estabilidad y mayor resistencia.
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