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DISEÑO RACIONAL DE LADRILLOS DE SUELO-CEMENTO Y ANÁLISIS PARA SU UTILIZACIÓN EN VIVIENDAS ECONOMICAS DE INTERES SOCIAL*.

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DISEÑO RACIONAL DE LADRILLOS DE SUELO-CEMENTO Y

ANÁLISIS PARA SU UTILIZACIÓN EN

VIVIENDAS ECONOMICAS DE INTERES SOCIAL*.

Gabriel A. Tomasini , Fernando M. Olivero, Hugo F. Begliardo

Departamento de Ingeniería Civil Universidad Tecnológica Nacional, F.R.Rafaela

Bv.Roca 989 2300, Rafaela (Argentina)

e-mail: laboratorio.civil@frra.utn.edu.ar - web page: http://www.frra.utn.edu.ar

* Trabajo presentado en el Seminario-Taller de Construcción con Tierra, Santa Fe, 16 al 19 de Junio de 2004.

Resumen. A partir del empleo de una prensa hidráulica para la confección de ladrillos de

suelo-cemento hipercomprimidos, se propone un camino para el Diseño Racional de los mismos, basado en ensayos rutinarios de Laboratorio sobre el suelo del lugar, con el objeto de ser utilizados en viviendas económicas de interés social.

1. INTRODUCCIÓN

Al presente, en Rafaela y zona de influencia encontramos uno de los polos de desarrollo industrial y de exportación más consolidados de la Argentina.

Sin embargo, en contraposición a esta interesante realidad, buena parte de la población carece de vivienda propia y de oportunidades de acceso al crédito para lograrlo o mejorar sus condiciones habitacionales.

Desde siempre se entendió que una de las líneas conducentes a contrarrestar el déficit de viviendas, es el empleo de materiales y/o técnicas que deriven en el abaratamiento de los costos finales de las unidades, evitando ir en desmedro de la calidad o con impacto controlado sobre ella.

Desde la Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Rafaela, a partir del empleo de una prensa hidráulica para la fabricación de ladrillos hipercomprimidos de suelo-cemento, se practicaron investigaciones en el sentido señalado, partiendo de la utilización de su recurso natural más común: el suelo del lugar.

U

NIVERSIDAD

T

ECNOLÓGICA

N

ACIONAL FACULTAD REGIONAL RAFAELA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL LABORATORIO

(2)

2. DISEÑO RACIONAL DEL LADRILLOS DE SUELO-CEMENTO 2.1 Objetivos

Las premisas que motivaron la investigación fueron:

a) Formalizar un aporte concreto sobre las ventajas del uso de un material compuesto con pocos antecedentes en la Región, orientado a su aplicación en viviendas de interés social.

b) Lograr un Diseño Racional de los mismos, con calidad controlada.

El camino seguido fue hallar, en Laboratorio, la humedad óptima para su fabricación, equiparando la energía que aporta la prensa hidráulica al ladrillo con la de un ensayo de compactación manual equivalente al Proctor, modificado convenientemente en el número de capas y golpes.

2.2 Descripción de la prensa

- Motor trifásico de 10 HP montado sobre bastidor metálico de perfiles laminados. - Sistema hidráulico que acciona dos pistones por cada uno de los dos moldes de

ladrillos.

- Manómetro: 150 [kg/cm2]

- Presión de trabajo: aprox. 110-115 [kg/cm2] (Fig.1).

Fig. 1 – Prensa hidráulica para fabricación de ladrillos de SC.

- Medidas nominales de los ladrillos de SC (Tabla 1, Figs. 2 y 3): Designación Ancho (mm) Largo (mm) Alto (mm))

Tipo 1 141,5 280,0 115,0

Tipo 2 220,0 280,0 115,0

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Fig. 2 – Medidas ladrillo SC Tipo 1

Fig. 3 – Ladrillo SC Tipo 1

2.3- Cálculo de Energía de compactación

La energía aportada por la prensa se determinó utilizando la Teoría del Trabajo efectuado por una fuerza unidireccional de magnitud variable F(x).

141.50 28 0. 00 47.00 47.50 47.00 11 5. 00 141.50 47.00 47.50 47.00 VISTA SUPERIOR VISTA FRONTAL

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Realizando las conversiones de unidades necesarias, se comparó la misma con la del ensayo Proctor Estándar, determinándose que se debían modificar las variables, utilizando el pisón de 2,5 kg., pero aumentando el número de capas a 4 y el de golpes a 46, lo que se designó como “Proctor Modificado 4x46”.

2.4- Dosificación adoptada - Suelo del lugar.

- Arena silícea fina (Río Paraná): 10 % en peso sobre suelo seco. - Cemento Pórtland CP 40: 6 % y 10 % en peso sobre suelo seco. 2.5- Análisis racional del porcentaje de humedad del ladrillo SC

Partiendo del valor de energía hallado, se compararon los resultados realizando el Ensayo de compactación Proctor Modificado 4x46.

Fig. 4- Gráfico Humedad-Densidad Seca Ensayo “Proctor Modificado 4x46” (10 % de cemento)

De los ensayos realizados sobre muestras de suelo extraídas en puntos de la ciudad de Rafaela distantes entre sí, se observó que la humedad óptima para la confección

de ladrillos de SC de acabado y masa homogéneos, lisura uniforme en sus caras, sin cuarteos ni melladuras de aristas, no se correspondía con la óptima del Ensayo Proctor modificado en laboratorio sino que respondía a un punto de la rama “húmeda” del mismo, desplazado en un

w (%) del orden de 3,5 % al 5%, para mezclas con el 6% y 10% de cemento pórtland sobre suelo seco, respectivamente (Fig. 4).

La confección de ladrillos procediendo de este modo, con predicción de la densidad que habrían de tener a partir de la intersección de la ordenada con la curva correspondiente, y los ensayos de densidad practicados sobre los especimenes a posteriori, permitieron la ratificación los resultados esperados

La trascendencia de la relación hallada radica en que el empleo de la humedad óptima en la fabricación de ladrillos, surgida de un ensayo de compactación del compuesto suelo-cemento en Laboratorio, ha demostrado tener una importancia fundamental a la hora de obtener ladrillos de características técnicamente aceptables para su uso en mamposterías y con calidad controlada.

1.572 1.475 1.612 1.649 1.677 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50 1.55 1.60 1.65 1.70 1.75 1.80 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0 21.0 22.0 23.0 24.0 25.0 26.0 27.0 28.0 29.0 30.0 Porcentaje de Humedad (w%) D en si da d S ec a (g r/c m ³) Ds: 1.68 W% = 18.50% W% = 24.00% Ds: 1.57

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2.6- Ensayos sobre ladrillos SC

Para la realización de los ensayos, se confeccionaron en Laboratorio 51 especimenes, variando dosificaciones, tipo de suelo utilizado y tamaño de los mismos.

Se trabajó con dos tipos de suelo, debidamente identificados según Normas IRAM, pertenecientes a terrenos ubicados en la ciudad de Rafaela, extraídos a una profundidad de 0,70 m.

En la Tabla siguiente, se especifican las características técnicas de los ladrillos SC de 14 cm de ancho, confeccionados con 6 y 10% de cemento sobre suelo seco.

Características Unidades Ladrillo SC (6%) Ladrillo SC (10%)

Dimensiones cm 14x11,4x28 14x11,4x29 Peso gr. 9200 9200 Resistencia a la compresión Kg/cm2 56,50 75,00 Densidad promedio gr/cm3 1,591 1,596 Absorción de agua % 22,70 22,46 Transmitancia térmica K -s/cálculos.

-Máxima s/Norma IRAM 11605/96

W/m2 ºK

1,64 1,75

Cantidad ladrillos por m2 U. 31 31

Tabla 2

3. FACTIBILIDAD DE UTILIZACIÓN EN VIVIENDAS ECONÓMICAS DE INTERÉS SOCIAL

Se ha analizado la posibilidad de realización de viviendas económicas de interés social con estos ladrillos SC, teniendo en cuenta no solo los resultados de los ensayos sino también el aspecto económico y sobre todo el constructivo.

De la comparación de los resultados obtenidos utilizando los dos porcentajes de cemento señalados para la construcción de viviendas económicas de interés social, se concluye en lo siguiente:

1. La incorporación de un 6% de cemento en la confección de ladrillos es suficiente, debido a que la resistencias alcanzan los valores necesarios para el fin propuesto.

2. La adición del 10% de cemento si bien mejora la capacidad portante (resistencia a la compresión), su costo se elevada notoriamente por ser el cemento pórtland el elemento con mayor incidencia en este aspecto.

3. No se obtuvieron diferencias sensibles en el ensayo de absorción de agua, por lo que no se justifica un aumento en el contenido de cemento para mejorar esta característica.

4. Se destaca la importancia de practicar el curado manteniendo los mampuestos en estado húmedo mediante riegos periódicos y cubriéndolos con un film impermeable, como mínimo por el término de siete días, con el fin de evitar fisuras por contracción y mejorar la resistencia.

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confección, siendo esta la principal desventaja que presentan. Para el prototipo de vivienda analizado (58 m2), se determinó que la cantidad necesaria de suelo es de 25 m³ (γ = 1100 kg/m³) Este volumen es significativo para las características topográficas e hidrológicas que presenta nuestra región (llanura con niveles freáticos elevados).

6. Puesto que las conclusiones precedentes están referidas al suelo de la ciudad de Rafaela, se recomienda para otras regiones identificar previamente el mismo, realizando los ensayos y determinaciones de Laboratorio seguidos en este trabajo.

3.1-Ventajas del uso del ladrillo de SC analizado

 La forma machihembrada del modelo fabricado permite la elevación de la mampostería sin mezcla de asiento, economizando tiempo de obra y materiales.  No se requiere mano de obra especializada para su fabricación.

 No se requiere mano de obra especializada para la elevación de las paredes.  Admite cualquier tipo de revestimiento (pintura, revoque, cerámico, etc.).  Ofrece excelente resistencia, aislación térmica y acústica.

 Se aprovecha íntegramente un recurso regional: el suelo del lugar.

 Debido a su fabricación in situ, existe un gran ahorro en concepto de fletes.

 No causa impacto al medio ambiente, evitándose la quema del ladrillo en su fabricación.

 El diseño racional propuesto garantiza ladrillos de calidad homogénea y controlada.

 Su resistencia a la compresión es equivalente ó superior a la del ladrillo común, con menor dispersión de valores.

 Su calidad controlada permite reducir el coeficiente de seguridad en relación a su capacidad portante, comparado con el aplicado a los ladrillos comunes.

3.2- Consideraciones finales

La aplicación de la tecnología del suelo-cemento en el uso de ladrillos tiene características innovadoras en la región que comprende a Rafaela y su zona de influencia, por lo tanto su aceptación en la sociedad requerirá de un cierto tiempo.

Por dicho motivo la justificación realizada en este trabajo cobra más importancia, para eliminar ciertos prejuicios sobre un material cuyas propiedades no son de conocimiento general.

El análisis practicado pretende servir como punto de partida para la aplicación de la tecnología del suelo-cemento en viviendas económicas de interés social, en principio, sin descartar su extensión a otros tipos de unidades habitacionales.

BIBLIOGRAFÍA

Norma IRAM 10511:72, “Mecánica de Suelos: Método de Ensayo de Compactación en Laboratorio”.

Norma de Ensayo VN-E5-67, “Compactación de Suelos”.

Norma IRAM 10501:68, “Mecánica de Suelos: Métodos de Determinación del Límite Líquido y del Índice de Fluidez”

Norma IRAM 10502:68, “Mecánica de Suelos: Método de Determinación del Límite Plástico e Índice de Plasticidad”.

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Norma IRAM 10509:82, “Mecánica de Suelos: Clasificación de Suelos con Propósitos Ingenieriles”.

Norma de Ensayo VE-E4-84, “Clasificación de Suelos”.

JUAREZ BADILLO, E., RICO RODRÍGUEZ, A., “Mecánica de Suelos”, Tomo I, Limusa, México, 1992.

Referencias

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