Tesis de diploma - Rocamix · propiedades físicas y mecánicas del mismo antes y después de aplicado el aditivo, con lo que se demuestra que el sistema ROCAMIX Líquido aumenta

Instituto Superior Politécnico “José Antonio Echeverría”

Facultad de Ingeniería Civil

Departamento de Civil

Tesis de diploma

“Estudio de un suelo arcilloso para la elaboración de ladrillos estabilizados con

sistema ROCAMIX”

Autora: Haydée Costa Olano. Tutor: Msc. Ing. Juan M. Junco.

Cotutor: Msc. Ing. Pedro Morales Quevedo.

La Habana

Junio de 2014

Agradecimientos

Agradecimientos

A mi familia por el apoyo incondicional que me brindaron a lo largo de la carrera.

A mis tutores Juan M. Junco y Pedro Morales Quevedo por la cooperación que me

brindaron en la realización de esta investigación.

A todos los profesores y asesores del departamento de geotecnia de la facultad de

Civil.

A mis amigos, por creer siempre en mí y darme ánimo para seguir adelante.

RESUMEN

Resumen

En el siguiente trabajo se abordará el estudio de un suelo para la elaboración de

ladrillos de suelo estabilizado con el estabilizador químico conocido como sistema

ROCAMIX. El mismo ha sido difundido en diferentes países del mundo debido a la

eficiencia y los resultados favorables que se han obtenido luego de su aplicación.

A través de los ensayos de laboratorio realizados al suelo, se determinaron las

propiedades físicas y mecánicas del mismo antes y después de aplicado el aditivo,

con lo que se demuestra que el sistema ROCAMIX Líquido aumenta la resistencia

del suelo y mejora sus propiedades en general. También se hará un estudio del

comportamiento de la absorción de los ladrillos elaborados con el suelo

estabilizado y en estado natural.

Abstract

This paper work deals with the study of a soil used in the elaboration of stabilized

soils bricks, using chemical stabilizer known as Rocamix liquid. This stabilizer has

been disseminated on different nations due to the efficiency and favorable results

were obtained after application. Based on the laboratory tests carried on the

ground, were determined physical and mechanical properties of the same before

and after application of the additive, thereby demonstrating that the system liquid

Rocamix considerably increases the resistance to the ground and improves the

properties in general. There will also be a study of the behavior of capillary

absorption of the bricks elaborated with stabilized and natural soils.

ÍNDICE

ÍNDICE

Introducción: Diseño metodológico…………………………………………..….7

Capítulo 1: Estado del arte…………………………………………………………...10

1.1 Introducción…………………………………………………………………………..……11

1.2 Arcillas……………………………………………………………………………………....11

1.2.1 Propiedades de las arcillas…………………………………………………………12

1.3 Proceso de fabricación de ladrillos de arcilla……………………………………13

1.3.1 Tipos de ladrillos………………………………………………………………………17

1.3.2 Ventajas y desventajas de la fabricación de ladrillos de arcilla cocida………………………………………………………………………………….…18

1.4 Estabilización de suelos………………………………………………………….18

1.5 Ladrillos de suelo estabilizado………………………………………...…..……21

1.5.1 Ladrillos de suelo-cemento……………………………………………………21 1.5.2 Principales componentes del ladrillo de suelo-cemento………………….21

1.5.3Ventajas desde punto de vista ecológico ………………………………...…23

Capítulo 2: Caracterización de un suelo arcilloso en estado natural y estabilizado con sistema ROCAMIX.

2.1 Ensayos para la clasificación del suelo………………………………………….26

2.1.1 Ensayo de Granulometría………………………………………………………….26

2.1.2 Análisis hidrométrico……………………………………………………………..…27

2.1.3 Ensayo de límite de consistencia………………………………………….……29

2.1.4 Clasificación del suelo………………………………………………………….….31

ÍNDICE

2.1.4.1 Clasificación del suelo por el método del SUCS………………………………………………………..………..…………..…………..…31

2.4.1.2 Clasificación de suelos por el método de la AASHTO…………………………………………………………………………….….. 32

2.1.5 Ensayo de determinación del peso específico………………………….…33

2.1.6 Ensayo de compactación………………………………………………………….35

2.1.7 Límites del suelo pasado por el tamiz No. 200……………………………..39 2.1.7.1 Clasificación el suelo por el método SUCS……………………………....39 2.1.7.2 Clasificación del suelo por el método AASHTO…………………..……..40 2.2 Caracterización del suelo estabilizado con sistema Rocamix…………….41 2.2.1 Límites de Atterberg………………………………………………………….…41 2.2.2 Clasificación del suelo………………………………………………………….42

2.2.2.1 Clasificación el suelo por el método SUCS………………………………42 2.2.2.2 Clasificación del suelo por el método AASHTO………..………………..43 2.2.3 Compactación…………………………………………………………………….43 2.3 Comparación de los resultados…………………………………………………46 Conclusiones parciales……………………………………………………………….47

Capítulo 3: Determinación de la permeabilidad del suelo y absorción de los ladrillos.

3.1 Introducción………………………………………………………………..….……50 3.2 Prueba de carga variable…………………………………………………………50 3.3 Prueba de absorción de los ladrillos……………………………………...……52

3.4 Comparación de los resultados…………………………………………………56 Conclusiones parciales………………………………………………...……………..57

ÍNDICE

Conclusiones Generales………………………………………………………..59

Recomendaciones……………………………………………….……….………..60

Referencias bibliográficas……………………………………………...………61 Bibliografía……………………………………………………………………………62 Anexos………………………………………………………………………………….63

Introducción

Introducción

Los ladrillos son utilizados en la construcción principalmente de paredes, muros o

tabiques. La arcilla con la que se elaboran los ladrillos es un material sedimentario

de partículas muy pequeñas de silicatos hidratados de alúmina, además de otros

minerales como el caolín, la montmorillonita y la ilita.

La producción de ladrillos cocidos tiene un consumo de combustible relativamente

alto. En muchos países, en donde se emplea leña, grandes áreas forestales han

desaparecido causando un serio daño ecológico. Aún en donde hay leña

disponible, ésta es generalmente muy cara, pero ello también es cierto para los

otros combustibles.

La situación antes mencionada conlleva a la elaboración de ladrillos de suelo

estabilizado. Esta técnica ha sido muy utilizada por su efectividad y facilidad para

llevar a cabo. A través de ella se somete al suelo natural a cierto tratamiento de

modo que permita aprovechar sus propiedades, aliviando a la vez la situación del

gasto de combustible. Los ladrillos de este tipo empleados comúnmente son los de

suelo cemento.

Con la aparición del sistema Rocamix y la efectividad de sus resultados en la

estabilización de suelos, se propone elaborar ladrillos de suelo estabilizado con

este aditivo. Para ello, en este trabajo se realizan estudios a un suelo para ver su

comportamiento antes y después de su tratamiento con este sistema y la

factibilidad del mismo para la fabricación de ladrillos con la máquina TERSTA-

RAM.

8

Situación problemática

La fabricación de ladrillos de arcilla mediante los procesos de maduración,

tratamiento mecánico previo, depósito de materia prima procesada, humidificación,

moldeado secado y cocción empleados durante años en nuestro país conlleva a

un elevado costo energético de producción.

Se plantea la utilización del sistema ROCAMIX para la fabricación de ladrillos de

suelo estabilizado que reduzcan estos costos y además posean valores mayores

de resistencia mecánica.

Problema científico:

¿Cómo reducir el gasto energético ocasionado por la producción de ladrillos de

arcilla actualmente?

¿Cómo mejorar las propiedades mecánicas de las arcillas para ser utilizadas en la

fabricación de ladrillos?

Justificación

Mejorar las propiedades físico-mecánico de los suelos arcillosos para su

empleo en la fabricación de ladrillos.

Reducir el gasto energético unido a la producción de ladrillos de arcilla.

Objeto de estudio:

Estabilización de suelos.

Campo de estudio:

La estabilización química con Rocamix.

Objetivos generales

Demostrar, a través de ensayos de laboratorio, que con la aplicación del

sistema ROCAMIX mejoran las propiedades mecánicas del suelo para la

fabricación de ladrillos de arcilla.

9

Elaborar un ladrillo de suelo estabilizado con el producto ROCAMIX.

Objetivos específicos

Estudiar las características del suelo antes y después de la estabilización.

Estudiar el comportamiento del suelo en el elemento ya construido.

Hipótesis:

La utilización del ROCAMIX posibilita la fabricación de ladrillos de arcilla

con mejores propiedades mecánicas.

La fabricación de ladrillos de suelo estabilizado con ROCAMIX posibilitará

la disminución del gasto energético producido por la elaboración de ladrillos

de arcilla de forma tradicional.

Tareas a realizar

Clasificar un suelo en el laboratorio.

Determinar las propiedades físico-mecánicas del suelo, sin estabilizar con

ROCAMIX, mediante ensayos de laboratorio.

Determinar las propiedades físico-mecánicas del suelo, estabilizado con

ROCAMIX, mediante ensayos de laboratorio.

Comparar las características del suelo antes y después de su estabilización

con el aditivo ROCAMIX.

Construir un elemento con el suelo ensayado.

Someter el elemento a ensayos de absorción para determinar si mejoraron

sus propiedades físicas.

10

CAPÍTULO 1: Estado del Arte.

Capítulo1: Estado del arte

11

Capítulo 1: Estado del arte.

1 Introducción.

El Ladrillo es un componente cerámico artificial de construcción, compuesto

básicamente por arcilla cocida. Se emplea para la construcción en diversos

elementos constructivos, como muros, tabiques, hornos, etc. Las dimensiones del

ladrillo están estandarizadas de modo que cada una sea el doble de la anterior,

más 1cm, para el mortero de unión. [1]

La técnica de la arcilla cocida en la producción de ladrillos y tejas para

construcción tiene más de 4,000 años. Se basa en el principio que los suelos

arcillosos (que contienen de 20 a 50% de arcilla) experimentan reacciones

irreversibles, cuando son quemados a 850-1000°C, con lo cual las partículas se

unen unas a otras como un material cerámico vidrioso.[2]

Para este proceso hay una gran variedad de suelos adecuados, siendo la

propiedad esencial la plasticidad para facilitar el moldeado. Aunque esto depende

del contenido de arcilla, las proporciones excesivas de arcilla pueden causar

fuertes contracciones y agrietamientos, lo que es inadecuado en la fabricación de

ladrillos. La calidad de los productos de arcilla cocida varía no sólo de acuerdo al

tipo y cantidad de los otros componentes del suelo sino también con el tipo del

mineral de la arcilla. [2]

A continuación se hará mención de las características y propiedades de este tipo

de los suelos arcillosos.

1.2 Arcillas.

El suelo que se utilizará como objeto de estudio es la arcilla. Las mismas son

constituyentes esenciales de gran parte de los suelos y sedimentos debido a que

son, en su mayor parte, productos finales de la meteorización de los silicatos que,

formados a mayores presiones y temperaturas, en el medio exógeno se hidrolizan.

Se consideran arcillas todas las fracciones con un tamaño de grano inferior a 2

μm.


12

Puede ser un material muy moldeable al ser combinado con agua, por se le puede

dar cualquier forma y luego, se endurece al secar o al ser sometida al calor. Por

esas propiedades, la arcilla es ampliamente utilizada para fabricar objetos

cerámicos como por ejemplo bloques y ladrillos.

1.2.1 Propiedades.

Entre las principales propiedades del suelo que pueden interesar a un ingeniero se

pueden contar con las siguientes:

1. Estabilidad volumétrica: Frecuentemente, las variaciones de humedad en algunos tipos de suelos provocan cambios volumétricos que se traducen en expansiones debido principalmente a las características mineralógicas del suelo que son susceptibles a la presencia del agua; estas alteraciones de contenido de agua pueden ser provocadas por agentes físicos tal como el clima, la lluvia, la humedad en el ambiente, inundaciones, los cambios de nivel freático, etc.[3]

2. Resistencia mecánica: Los suelos arcillosos al secarse alcanzan grandes

resistencias, teniéndose inclusive la condición más alta de resistencia cuando se

calientan a temperaturas más elevadas como sucede en la fabricación de ladrillos

y tabiques; a veces, la resistencia de un suelo es menos importante que su

deformabilidad bajo cargas. En otras ocasiones se han presentados diminuciones

considerables en la resistencia de un suelo arcilloso debido, por ejemplo a la

disolución de cristales que conferían a la arcilla su resistencia, como sucede a

algunas arcillas sensitivas donde el equilibrio físico-químico en ellas. Un factor que

modifica la compresibilidad y la resistencia al esfuerzo a cortante de las arcillas, es

el de la utilización de estabilizantes químicos.[4]

3. Permeabilidad: Depende de varios factores: viscosidad del fluido,

distribución del tamaño de los poros, distribución granulométrica, relación de

vacíos, rugosidad de las partículas minerales y grado de saturación del suelo. En

los suelos arcillosos, la estructura juega un papel importante en la misma, así

como la concentración iónica y el espesor de la capa de agua adherida a las

partículas.

4. Plasticidad: Las arcillas son eminentemente plásticas. Esta propiedad se

debe a que el agua forma una envuelta sobre las partículas laminares produciendo

un efecto lubricante que facilita el deslizamiento de unas partículas sobre otras

cuando se ejerce un esfuerzo sobre ellas. [5]


13

La elevada plasticidad de las arcillas es consecuencia, nuevamente, de su

morfología laminar, tamaño de partícula extremadamente pequeño (elevada área

superficial) y alta capacidad de hinchamiento. [5]

Generalmente, esta plasticidad puede ser cuantificada mediante la determinación

de los índices de Atterberg (límite líquido, límite plástico y límite de retracción).

Estos límites marcan una separación arbitraria entre los cuatro estados o modos

de comportamiento de un suelo sólido, semisólido, plástico y semilíquido.

5. Compresibilidad: Los cambios volumétricos o compresibilidad, tienen una

importante influencia en las propiedades ingenieriles de los suelos, pues se

modifica la permeabilidad, se alterarán las fuerzas existentes entre las partículas

tanto en magnitud como en sentido, lo que tiene una importancia decisiva en la

modificación de la resistencia del esfuerzo a cortante y se provocan

desplazamientos. [4]

1.2.2 Fabricación de ladrillos de arcilla.

El principal uso de los materiales arcillosos se da en el campo de la cerámica de

construcción (tejas, ladrillos, tubos, baldosas, alfarería tradicional, lozas, azulejos y

gres.). Uso al que se destinan desde los comienzos de la humanidad.

Entre estos múltiples usos el pertinente a esta investigación es la fabricación de

ladrillos cuyo proceso de elaboración se explicación se muestra a continuación.

Proceso de elaboración

Hoy día, en cualquier fábrica de ladrillos se llevan a cabo una serie de procesos

estándar que comprenden desde la elección del material arcilloso al proceso de

empacado final. La materia prima utilizada para la producción de ladrillos es,

fundamentalmente, la arcilla. Este material está compuesto, en esencia, de sílice,

alúmina, agua y cantidades variables de óxidos de hierro y otros materiales

alcalinos, como los óxidos de calcio y los óxidos de magnesio.

Las partículas del material son capaces de absorber higroscópicamente hasta un

70% de su peso en agua. Cuando está hidratada, la arcilla adquiere la plasticidad


14

suficiente para ser moldeada, a diferencia de cuando está seca; estado en el que

presenta un aspecto terroso.

Durante la fase de endurecimiento, por secado o por cocción, el material arcilloso

adquiere características de notable solidez, y experimenta una disminución de

masa, por pérdida de agua, de entre un 5 y un 15%.

Una vez seleccionado el tipo de arcilla el proceso puede resumirse en:

Maduración

Tratamiento mecánico previo

Depósito de materia prima procesada

Humidificación

Moldeado

Secado

Cocción

Almacenaje

Maduración

Antes de incorporar la arcilla al ciclo de producción hay que someterla a ciertos

tratamientos de trituración, homogeneización y reposo en acopio, con la finalidad

de obtener una adecuada consistencia y uniformidad de las características físicas

y químicas deseadas.

El reposo a la intemperie tiene la finalidad de facilitar el desmenuzamiento de los

terrones y la disolución de los nódulos para impedir las aglomeraciones de

partículas arcillosas. La exposición a la acción atmosférica (aire, lluvia, sol, hielo,

etc.) favorece además la descomposición de la materia orgánica que pueda estar

presente y permite la purificación química y biológica del material. De esta manera

se obtiene un material completamente inerte y poco dado a posteriores

transformaciones mecánicas o químicas.


15

Tratamiento mecánico previo

Después de la maduración, que se produce en la zona de acopio, sigue la fase de

pre-elaboración, que consiste en una serie de operaciones que tienen la finalidad

de purificar y refinar la materia prima. Los instrumentos utilizados en la pre-

elaboración, para un tratamiento puramente mecánico suelen ser:

Rompe-terrones: como su propio nombre indica, sirve para reducir las

dimensiones de los terrones hasta un diámetro de entre 15 y 30 mm.

Eliminador de piedras: está constituido generalmente por dos cilindros que

giran a diferentes velocidades, capaces de separar la arcilla de las piedras

o «chinos».

Desintegrador: se encarga de triturar los terrones de mayor tamaño, más

duros y compactos, por la acción de una serie de cilindros dentados.

Laminador refinador: está formado por dos cilindros rotatorios lisos

montados en ejes paralelos, con separación, entre sí, de 1 a 2 mm, espacio

por el cual se hace pasar la arcilla sometiéndola a un aplastamiento y un

planchado que hacen aún más pequeñas las partículas. En esta última fase

se consigue la eventual trituración de los últimos nódulos que pudieran

estar todavía en el interior del material.

Depósito de materia prima procesada

A la fase de pre-elaboración, sigue el depósito de material en silos especiales en

un lugar techado, donde el material se homogeniza definitivamente tanto en

apariencia como en características físico-químicas.

Humidificación

Antes de llegar a la operación de moldeo, se saca la arcilla de los silos y se lleva a

un laminador refinador, y posteriormente a un mezclador humedecedor, donde se

agrega agua para obtener la humedad precisa.


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Moldeado

El moldeado consiste en hacer pasar la mezcla de arcilla a través de una boquilla

al final de la estructura. La boquilla es una plancha perforada que tiene la forma

del objeto que se quiere producir.

El moldeado se suele hacer en caliente utilizando vapor saturado

aproximadamente a 130 °C y a presión reducida. Procediendo de esta manera se

obtiene una humedad más uniforme y una masa más compacta, puesto que el

vapor tiene un mayor poder de penetración que el agua.

Secado

El secado es una de las fases más delicadas del proceso de producción. De esta

etapa depende, en gran parte, el buen resultado y calidad del material, más que

nada en lo que respecta a la ausencia de fisuras. El secado tiene la finalidad de

eliminar el agua agregada en la fase de moldeado para poder pasar a la fase de

cocción.

Esta fase se realiza en secaderos que pueden ser de diferentes tipos. A veces se

hace circular aire de un extremo a otro por el interior del secadero, y otras veces

es el material el que circula por el interior del secadero sin inducir corrientes de

aire. Lo más normal es que la eliminación del agua del material crudo se lleve a

cabo insuflando aire caliente con una cantidad de humedad variable. Eso permite

evitar golpes termohigrométricos que puedan producir una disminución de la masa

de agua a ritmos diferentes en distintas zonas del material y, por lo tanto, a

producir fisuras localizadas.

Cocción

Se realiza en hornos de túnel, que en algunos casos pueden llegar a medir hasta

120 m de longitud, y donde la temperatura de la zona de cocción oscila entre

900 °C y 1000 °C.

En el interior del horno la temperatura varía de forma continua y uniforme. El

material secado se coloca en carros especiales, en paquetes estándar y es


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introducido por una de las extremidades del túnel, saliendo por el extremo opuesto

una vez que está cocido.

Es durante la cocción cuando se produce la sinterización, de manera que la

cocción resulta una de las instancias cruciales del proceso en lo que a la

resistencia del ladrillo respecta.

Almacenaje

Antes del embalaje se procede a la formación de paquetes sobre pallets, que

permitirán después moverlos fácilmente con carretillas de horquilla. El proceso de

embalaje consiste en envolver los paquetes con cintas de plástico o de metal, de

modo que puedan ser depositados en lugares de almacenamiento, para

posteriormente ser trasladados en camiones.[6]

1.2.2.1 Tipos de ladrillo

Hay diversas formas de clasificar a los ladrillos:

Ladrillo macizo: es el que tiene menos de 10% de perforaciones en su

tabla. Algunos modelos tienen rebajes en las tablas y testas, para obtener

muros sin llagas.

Ladrillo perforado: poseen más de 10% de perforaciones en la tabla. Son

muy empleados en la construcción de fachadas.

Ladrillo manual: es una imitación de los ladrillos artesanales, su apariencia

es tosca y rugosa. Tienen buenas propiedades ornamentales.

Ladrillo hueco: es el que tiene perforaciones en los cantos o testas, para

reducir el volumen de cerámica y hacerlos más livianos. Se emplean en

tabiques y elementos constructivos que no están sometidos a esfuerzos.

Pueden ser de distintas clases, según la cantidad de huecos que tengan, de

hueco simple, tiene una hilera de perforaciones en la testa; de hueco doble,

tiene dos hileras de perforaciones en la testa.[6]


18

1.2.2.2 Ventajas

• Los productos de arcilla cocida pueden tener altas resistencias a compresión,

incluso cuando están húmedos, y por tanto son resistentes a los impactos y a la

erosión.

• La porosidad de la arcilla quemada permite movimientos de humedad, sin

producir cambios dimensionales significativos. Las construcciones de ladrillos

pueden “respirar”.

• Los ladrillos sólidos tienen una alta capacidad térmica, necesaria para la mayoría

de los climas, excepto para las zonas predominantemente húmedas; los ladrillos

perforados (con perforaciones verticales) pueden emplearse para muros con

cavidad, que proporcionan aislamiento térmico, o (con perforaciones

perpendiculares a la cara del muro) para muros con ventilación o rejilla.

• Los productos de arcilla cocida proporcionan una excelente resistencia al fuego.

• Los ladrillos son resistentes a los agentes atmosféricos y pueden permanecer sin

ninguna protección superficial, con lo cual se ahorran costos. Sin embargo, las

obras de ladrillos expuestos a menudo son considerados sin acabado y, por lo

tanto, no siempre son aceptados.

• Los ladrillos rotos y de mala calidad son usados para otros propósitos, por lo

tanto no se desperdician.[2]

1.2.2.3 Desventajas

• El proceso de cocción tiene un consumo de combustible relativamente alto.

• Los hornos de campo simple no siempre producen ladrillos uniformes y de buena

calidad, y generalmente funcionan con ineficiencia en cuanto al combustible.

• Un defecto común de los ladrillos es “el caliche” (o “la expansión de la cal”), esto

es, un debilitamiento o rotura de los ladrillos, que es causado por la hidratación de

las partículas de cal viva, producidas por la caliza que está presente en las arcillas

con la que se fabricó los ladrillos.


19

• Otro defecto es la “eflorescencia”, que aparece temporalmente sobre la superficie

del ladrillo, y es causada por las sales solubles inherentes en la arcilla o el agua

del proceso.

Debido a las dificultades unidas al proceso de elaboración de ladrillos de arcilla de

forma tradicional se plantea como solución la fabricación de ladrillos de suelos

estabilizados con el fin de reducir el gasto energético que conlleva la producción

de los mismos expuesta en el epígrafe anterior.

A continuación se hace referencia a particularidades de la estabilización de suelos.

1.3 Estabilización de suelos.

Se nombra estabilización de suelo al procedimiento con que se someten los

suelos naturales de requisitos pobres como la resistencia e incompresibilidad, a

cierta operación de manera que se logre explotar sus mejores cualidades y

mejorar aquellas que son marginales. [7]

Para estabilizar un suelo se conocen tres formas.

Estabilización mecánica: Es la compactación de la tierra que modifica su

densidad, su resistencia mecánica, su comprensibilidad, permeabilidad y su

porosidad.

Estabilización Física: La propiedades de una tierra pueden ser modificadas

incidiendo en su textura. Mezcla controlada de fracciones de granos diferentes.

Igualmente por tratamiento térmico: deshidratación por frio o por un tratamiento

eléctrico: electro-ósmosis que favorece el drenaje de la tierra, lo que le confiere

nuevas cualidades estructurales.

Estabilización química: Consiste en agregar al suelo un producto, genéricamente

denominado estabilizador, el cual se debe mezclar íntima y homogéneamente

con el suelo a tratar y curar de acuerdo a especificaciones técnicas propias del

producto, de modo que produzca intercambios iónicos entre las partículas

minerales y las materias disueltas en el agua intersticial, logrando que se

modifiquen los nexos estructurales del suelo y transfiriéndole a este ciertas


20

características que tienden a mejorar sus propiedades, ya sea en la etapa de

construcción y/o en la de servicio.

Estabilización con cal

La estabilización con cal se hace en suelos de alto contenido de arcilla. La arcilla

es un aglomerante aéreo natural por excelencia, sin embargo la cal convierte

este material de un aglomerante aéreo a uno hidráulico. Un 1 % de CaO provoca

una reacción exotérmica de hidratación que seca la tierra reduciendo de un 0.5%

a un 1% del agua de la masa. Un 2% a un 3% provoca la disminución de la

plasticidad y la rotura de los granos. Las propiedades de la cal estarán en función

del tipo de suelo y de sus características plásticas. Para la estabilización

ordinaria se recomienda de 3% a un 14%.[8]

Las trasformaciones que se crean en el nuevo conjunto suelo-cal inciden en las

características del suelo y varían determinadas propiedades. Los efectos que

produce la cal son los siguientes:

Masa volumétrica seca

Resistencia a la compresión

Resistencia a la tracción

Variaciones de volúmenes

Estabilización con cemento

La estabilización con cemento no es más que la mezcla proporcionada de

cemento-agua-suelo. La reacción debe de verse en dos dimensiones en su

reacción con el agua y en su reacción con el material arcilloso. Cuando el cemento

reacciona con el agua se crea una piedra que une a todos los granos de suelo

haciendo una aglutinación mucho más compacta. En el proceso deshidratación del

cemento se crea un gel en la superficie del aglomerante arcilloso. La cal que se

libera durante este proceso reacciona con la arcilla (como se vio en el proceso de

estabilización con cal) y esta comienza a degradarse. La arcilla es penetrada por

el gel de cemento y por ultimo queda un elemento compacto. En la estabilización


21

con cemento no es recomendable sobrepasar el 10% ya que se hace

antieconómico.[8]

En este caso, el suelo se estabilizará químicamente con el uso del Sistema

Rocamix, el cual es un producto de estabilización y de impermeabilización de

suelos de alta tecnología que se diferencia de los métodos tradicionales porque

torna la compactación del suelo en estado totalmente irreversible. Este Sistema

permite una mejora de los valores de sustentación de cualquier tipo de suelo

ligante o débilmente ligante entre 3 y 5 veces, en un 50% de los casos incluso muy

por encima. La mejora de las propiedades así como de los valores de sustentación

del suelo es permanente.[9]

1.4 Ladrillos de suelo estabilizado.

1.4.1 Ladrillos de suelo cemento.

La diferencia entre la producción de un ladrillo de arcilla de forma tradicional y un

ladrillo de suelo cemento radica en la forma de obtención. Los segundos se

obtienen mediante la estabilización y prensado del suelo, utilizando la tierra no

fértil como materia prima; a diferencia del proceso de extracción de la capa

superficial del suelo, amasado, moldeo y cocción de los mismos con un elevado

consumo energético. [1]

1.4.2 Principales Componentes del ladrillo de suelo-cemento

El conjunto de suelo, cemento y agua, dosificados y compactados, constituyen un

ladrillo de suelo-cemento. En el presente trabajo se aprovechó la utilización de

cemento portland como aglomerante por su tiempo de hidratación rápida, ya que

el tiempo de hidratación de la cal es muy lento y el tiempo disponible para este

trabajo no lo permite. [1]

1.4.2.1 Suelo

El suelo adecuado para ser estabilizado con cemento Portland o cal es el que da

una resistencia elevada y poca contracción al secarse. Esto significa tener aptitud

para ser compactado. Este suelo debe tener presencia de arena, limo y arcilla,

aunque estos últimos en escasa proporción, a fin de que den la necesaria


22

cohesión a la mezcla y completen la porción de contenido de fino en la curva de

composición granulométrica. Si alguno de estos componentes estuviera ausente

en la composición genuina de la muestra de suelo, o estando presentes no lo

hicieran en la proporción deseada, éstos deben ser adicionados hasta acercarse a

la composición óptima de trabajo de la tierra para suelo-cemento. Este paso es de

vital importancia para evitar que se produzcan comportamientos no deseados de

la mezcla por excesiva presencia de arena.

Debido a la sobrecarga de costes que provoca el traslado y acopio de grandes

volúmenes de tierra, se debe considerar como condición óptima de producción el

empleo de tierra local, donde debe ser extraída a una profundidad mayor, a 30 o

40 cm de la superficie, o a una profundidad tal que no existan vestigios de capa

vegetal. Para reconocer la composición de la muestra de suelo existen pruebas de

campo, de sencilla realización, que indicarán cuál es la más indicada para la

realización de suelo-cemento. En el caso que las pruebas demuestren ineptitud de

la tierra para elaborar suelo-cemento debe evaluarse la posibilidad de agregar

arena a la mezcla. Tendrán prioridad los suelos arenosos, en función de que

producen mejores resultados de compactación y resistencia al ser estabilizados

con cemento.

No obstante, la arena de un suelo constituye su estructura pero requiere de la

presencia de arcilla para conglomerar su masa. En el otro sentido, para la

estabilización de suelos arcillosos es indispensable la incorporación de arena. En

nuestra experiencia, y en función de los suelos locales y las maquinarias

empleadas, la proporción óptima de componentes de un suelo es 75 % del total

constituido por arena y 25 % de limo y arcilla, medido en volúmenes. Si bien no

constituyen recetas excluyentes, puesto que éstas serían imposibles de

determinar, debido a las particularidades propias de cada suelo, es importante

tener en cuenta que toda variación que se produzca en el porcentaje de contenido

de suelo implicará nuevas relaciones con respecto a la cantidad de cemento a

emplear y con el uso de uno o de otro tipo de máquinas de compactación y

moldeo. [1]

1.4.2.2 Cemento

Constituye el medio estabilizante. El agregado de cemento mejora las condiciones

del suelo respecto a la acción de agentes como la humedad, dándole

características de estabilidad y resistencia. Se emplea generalmente el gris


23

normal, denominado "portland, provisto por la industria. La dosificación del

aglutinante debe ser realizada en unidades de peso en relación a la cantidad de

suelo empleado para la mezcla. Esta depende, en gran medida, del sistema de

compactación adoptado: A menor compactación, mayor presencia de cemento, A

mayor compactación, menor presencia de cemento. [1]

1.4.2.3 Agua

La función del agua es hidratar el cemento y hacerlo "reaccionar" y contribuir a la

máxima compactación del suelo. El agua a añadir a la mezcla debe ser limpia y no

contener materiales en suspensión o en disolución tales como sulfatos o cloruros,

o materias orgánicas.

El determinante es el control de la cantidad de agua de la mezcla, ya que ésta

actúa como lubricante de las partículas de la mezcla. Si resulta excesivamente

húmeda o, por el contrario, seca, ambos estados se reflejan en la trabajabilidad

del material y, posteriormente, en el acabado superficial, la resistencia y

durabilidad del mismo.

Si no existe suficiente lubricación entre partículas, éstas difícilmente podrán

ocupar los vacíos intersticiales de la mezcla en el momento de la compactación;

en tanto que una mezcla por demás plástica dificultará procedimientos de

compactación mecánicos y su acabado final será más parecido al adobe. [1]

1.4.3 Sus ventajas desde punto de vista ecológico

Se pueden utilizar para la realización de mamposterías de ladrillos con igual

técnica que la mampostería tradicional de ladrillos a la vista, conjunta enrasada o

para revocar.

En su composición no interviene tierra proveniente de la capa fértil (tierra negra), ya que ésta no resulta apta para la reacción con el cemento y posterior endurecimiento. Al contrario, son más adecuadas aquéllas que, en su composición, contienen un alto porcentaje de arena, escasa cantidad de limo y nulo contenido de humus. Su fabricación es similar a la de bloques de cemento, ya que las etapas de

producción se asemejan.


24

El coste del ladrillo, es reducido. Se limita al coste del cemento, si es realizado por

auto constructores, con apoyo de Municipios, Poder Popular, Cooperativas, etc.

Cada ladrillo de suelo-cemento es ligeramente más pesado que un ladrillo cocido

tradicional.

Presentan menor capacidad higroscópica que un ladrillo común: un ladrillo de

suelo-cemento absorbe 10 veces menos agua que un ladrillo cocido tradicional. [1]

25

Capítulo 2: Caracterización

del suelo en estado natural

y estabilizado.

Capítulo 2: Caracterización del suelo en estado natural y estabilizado.

26

Capítulo 2 Caracterización del suelo en estado natural y

estabilizado.

2.1 Ensayos de laboratorio para el suelo natural.

Con el objetivo de conocer las características del suelo arcilloso que se empleará

posteriormente en la elaboración de ladrillos de suelo estabilizado se realizan

ensayos de laboratorio tales como granulometría, límites de consistencia (límites

de Atterberg), peso específico, compactación e hidrómetro.

2.1.1 Granulometría

El análisis granulométrico de una muestra de suelo consiste en determinar la

proporción relativa en peso de los diferentes tamaños de granos, definidos por las

aberturas de las mallas utilizadas.

Este análisis se realizó de acuerdo al procedimiento especificado en la NC 20,

obteniéndose como resultados los mostrados en el ANEXO I.

Tabla No.1Granulometria de la muestras.


27

Fig. 1 Curva granulométrica.

2.1.2 Hidrómetro

Este ensayo se basa en el principio de la sedimentación de los granos de suelo en

agua. Cuando un espécimen de suelo se dispersa en agua sus partículas se

asientan a diferentes velocidades, dependiendo de su forma, tamaño y peso.

Tabla No.2 Promedio del hidrómetro.

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100

% p

as

ad

o

Tamaño de las partículas

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO PROMEDIO


28

Fig.2 Aerómetro y termómetro usados en el ensayo hidrométrico.

Fig. 3 Toma de lecturas con el aerómetro.


29

2.1.3 Límites de Atterberg

Los límites de Atterberg son ensayos de laboratorio normalizados que permiten

obtener los límites del rango de humedad dentro del cual el suelo se mantiene en

estado plástico. Con ellos, es posible clasificar el suelo en la Clasificación

Unificada de Suelos (Unified Soil Classification System, USCS).

El Límite líquido (WL) se define por la humedad que tiene el suelo amasado con 25

golpes ligeros contra una placa de goma dura de una vasija especial, se cierra el

surco de sección trapecial que se había abierto la masa húmeda de suelo

colocada en dicha vasija. El Límite Plástico (Wp) se define por la humedad de

suelo amasado cuando empieza a separarse y desmoronarse al enrollarse a mano

para formar bastoncillos de 3 mm de diámetro. La diferencia entre el límite líquido

y el límite plástico, que se llama índice de plasticidad (IP) representa la variación

en humedad que puede tener un suelo que se conserva en estado plástico.

Estos ensayos se realizaron como está establecido en la NC 58 y los resultados

se muestran en el ANEXO II.

Tabla No.3 Límites de Atterberg.


30

Fig. 4 Equipo de límite líquido manual.

Fig. 5 Gráfico de límite líquido.

46

46,5

47

47,5

48

48,5

49

49,5

50

50,5

10 100

ω (

%)

No. de golpes

promedio

Lineal (promedio)


31

2.1.4 Clasificación de suelos.

2.1.4.1 Clasificación del suelo por el SUCS.

El Sistema Unificado de Clasificación de suelos, es una consecuencia del Sistema

de Clasificación para Aeropistas (AC), desarrollado por Casagrande, como un

método rápido para identificar y agrupar los suelos para construcciones militares.

La siguiente tabla representa las características necesarias para poder seguir los

pasos de clasificar el suelo según SUCS.

Porcentaje que pasa por el tamiz

Límite

Líquido

Índice de

plasticidad No. 4 No.10 No.40 No. 200

91,64 85,83 72,78 64,04 48 % 20 %

• El suelo es de grano fino por tener 64,04 % en peso pasado por tamiz No.200

• El suelo tiene IP = 20, está sobre la Línea A de la carta de plasticidad, pertenece

a la zona de CH u OH.

Entonces, el suelo se clasificó como CH: Arcilla densa arenosa.

Fig.6 Carta de Plasticidad


32

2.1.4.2 Clasificación del suelo con el método de AASHTO.

Este sistema de clasificación fue desarrollado en 1929 como el Public Road

Administration Classification System (Sistema de Clasificación de la Oficina de

Caminos Públicos.). En el AASHTO, los suelos se clasifican en 7 grupos mayores

desde A-1 hasta A-7. Los criterios para clasificar también se basan en las

propiedades físicas del suelo.


Límite

Líquido

Índice de


91,64 85,83 72,78 64,04 48 % 20 %

• El suelo es de grupo de A-7-6 por tener 64,04 % en peso pasado por tamiz

No.200.

• El suelo pertenece al grupo A-7-6 por tener LL =48>41.

• El suelo es de grupo A-7-6 debido a que su IP = 20> 18.

Entonces, el suelo se clasificó como A-7-6(12): Suelo arcilloso de mediano a

pobre.


33

2.1.5 Peso Específico

El peso específico o peso unitario de la masa de suelo es la relación entre la

masa de suelo y el volumen que esta ocupa, que se determina de manera

experimental.

La determinación del mismo se realizó según las formulaciones y procedimientos

de la NC19:


34

Los resultados se muestran en el ANEXO III.

Tabla No. 4 Peso específico de la muestra.


35

Fig. 7 Ensayo de peso específico. Baño de María.

2.1.6 Compactación

La compactación de suelos es el proceso artificial por el cual las partículas de

suelo se precisan a estar en contacto unas con las otras, mediante una reducción

del índice de vacíos, empleando medios mecánicos, lo cual se traduce en un

mejoramiento de sus propiedades ingenieriles.

Para la misma se realizaron los ensayos Proctor Estándar y Proctor, de los cuales

se obtendrá las humedades óptimas y las densidades secas máximas.


36

Los resultados se muestran en el ANEXO IV.

Tabla No.5 Valores de peso específico seco máximo y humedad de las muestras.


37

Fig. 8 Compactación del suelo con el martillo estándar.


38

Fig.9 Curva de proctor estándar y 100% de saturación.

Tabla No.6 Valores de peso específico seco máximo y humedad de las muestras.

5

10

15

20

25

30

35

10 20 30 40

ϒd

(kN

/m3

)

ω (%)

Proctor Estandar

100% de saturacion


39

Fig.10 Curva de proctor modificado y 100% de saturación.

2.1.7 Límites de Atterberg del suelo pasado por el tamiz No. 200

Para la realización de este ensayo se tomó una muestra de suelo y se puso en

maceración o inmersión durante 24 h. Transcurrido ese tiempo se procedió a

lavarlo pasándolo por el tamiz no. 200. El material que pasó por este tamiz se

puso a secar al aire libre para luego realizar el resto del ensayo según la NC 58 y

los resultados se muestran en el ANEXO V.

Tabla No. 7 Límites de Atterberg para suelo pasado por el tamiz No. 200

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

0 10 20 30 40

ϒd

(kN

/m3

)

ω (%)

100% de saturacion

Proctor Modificado


40




Límite

Líquido

Índice de


91,64 85,83 72,78 64,04 62 % 26%


• El suelo tiene IP = 26, se grafica debajo de la línea A de la carta de plasticidad,

pertenece a la zona de MH u OH.

Entonces, el suelo se clasificó como MH: Limo elástico arenoso.

59,50

60,00

60,50

61,00

61,50

62,00

62,50

63,00

63,50

64,00

10 100

ω (

%)

No. de golpes

promedio

Lineal (promedio)


41

Fig. 12 Carta de plasticidad.

2.1.7.2 Clasificación del suelo por el método AASHTO.


No.200.


• El suelo es de grupo A-7-5 debido a que su IP = 26< 32.


42


pobre.

2.2. Caracterización del suelo estabilizado con sistema ROCAMIX.

2.2.1 Límites de Atterberg.

De acuerdo a la clasificación del suelo expuesta en el capítulo anterior se

necesitarían de 25 a 30 Kg/m3 de cemento y 0,60 l/m3 de Rocamix. Para este

ensayo se usaron 3,33 kg de suelo, por lo que las cantidades de cemento y

Rocamix usadas fueron de 60 g y 2 ml respectivamente.


se muestran en el ANEXO VI.

Tabla No. 8 Límites de Atterberg para suelo estabilizado.


43


2.2.2 Clasificación de suelos.



• El suelo tiene IP = 22, se grafica arriba de la Línea A de la carta de plasticidad,

pertenece a la zona de CL u OL.

Entonces, el suelo se clasificó como CL: Arcilla ligera arenosa.

39

40

41

42

43

44

45

46

47

10 100

ω (

%)

No. de golpes

promedio

Lineal (promedio)


44

Fig. 14 Carta de plasticidad.

2.2.2.2 Clasificación del suelo con el método de AASHTO.


No.200.


• El suelo es de grupo A-7-6 debido a que su IP = 22> 13.

• Índice de grupo se calcula con la siguiente fórmula:

F: porciento que pasa la malla No.200

LL: límite líquido.


45

IP: índice de plasticidad


pobre.

2.2.3 Compactación

Para este ensayo se usaron 3,0 kg de suelo, por lo que las cantidades de cemento

y Rocamix usadas fueron de 54 g y 2 ml respectivamente.


se muestran en el ANEXO VII.

Tabla No. 9 Densidad máxima y humedad óptima del suelo estabilizado para

proctor estándar.


46

Fig. 15 Curva de compactación para proctor estándar.

Tabla No. 10 Densidad máxima y humedad óptima del suelo estabilizado para

proctor modificado.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

15 20 25 30

ϒd

(kN

/m3

)

ω (%)

Proctor Estandar

100% de saturacion


47

Fig. 16 Curva de compactación para proctor modificado.

2.3 Comparación de los resultados.

Después de realizar todos los ensayos y haber obtenido los resultados, se realiza

un análisis de los mismos para ver la influencia que tuvo la estabilización en el

suelo.

Ensayos Suelo Natural Suelo Estabilizado

Límite Líquido 48 % 43 %

Límite Plástico 28 % 21 %

Densidad Seca Máxima

Proctor Estándar 15,00 kN/m3 15,65 kN/m3

Proctor Modificado 16,70 kN/m3 17,26 kN/m3.

Humedad Óptima Proctor Estándar 22,2 % 21,86%

Proctor Modificado 17,7 % 16,40 %

0

10

20

30

40

50

60

12 17 22

ϒd

(kN

/m3

)

ω (%)

Proctor Modificado

100% de saturacion


48

Como se observa en la tabla anterior los valores de densidad seca máxima del

suelo estabilizado aumentaron con respecto a los del suelo natural, lo que implica

un aumento de la resistencia del mismo.

Los valores de límites de consistencia disminuyeron después de estabilizar el

suelo y al clasificarlo se evidenció la mejoría del suelo.

La estabilización con este sistema redujo la cantidad de agua que el suelo

necesitaba para confeccionar los ladrillos.

Límites de Atterberg

Tamiz No.40 Tamiz No. 200

Límite Líquido 48 % 62 %

Límite Plástico 28 % 36 %

La plasticidad de los suelos está dada por el contenido de arcilla, por lo que se

cuestiona el uso del tamiz No.40 para la obtención de estos valores ya que hay

partículas mayores de 2 μm, es por esta razón que se propone la obtención de los

límites con el material pasado por el tamiz No. 200. Se puede observar en la tabla

anterior el aumento de estos valores con respecto a los del tamiz normado lo que

produce un cambio en la clasificación del suelo de arcilla densa arenosa a limo

elástico arenoso por el sistema SUCS y de A-7-6 a A-7-5 por la AASHTO.

Conclusiones Parciales.

El peso específico es de 2,93.

Límite líquido para el suelo natural es igual a 48 % y límite plástico igual a 28 %. En el caso del suelo estabilizado estos valores disminuyeron a 43 % y a 21 % respectivamente provocando un cambio en la clasificación del suelo.

Clasificación por la AASHTO: A-7-6 para suelo natural y estabilizado.


49

Clasificación por el Sistema SUCS: arcilla densa arenosa para suelo

natural.

Clasificación por el Sistema SUCS: arcilla ligera arenosa para suelo

estabilizado.

Los valores de humedad óptima y ϒ dmax para proctor estándar son de

22,2% y 15 kN/m3 respectivamente y para proctor modificado 17,7% y

16,70 kN/m3 respectivamente en el caso del suelo natural.

Los valores de humedad óptima y ϒ dmax para proctor estándar del suelo

estabilizado son de 21,86% y 15,65 kN/m3 respectivamente y para proctor

modificado 16,40% y 17,26 kN/m3. Con estos valores se observa el

aumento de la densidad seca máxima después de estabilizar que a su vez

aumenta la resistencia del suelo. También disminuyó la cantidad de agua

que el mismo requiere para hacer los ladrillos.


50

Capítulo 3:

Determinación de la

permeabilidad del suelo y

absorción de los ladrillos.


51

Capítulo3: Determinación de la permeabilidad del suelo y

absorción de los ladrillos.

3.1 Introducción.

La permeabilidad de los suelos depende de varios factores: viscosidad del fluido,

distribución del tamaño de los poros, distribución granulométrica, relación de

vacíos, rugosidad de las partículas minerales y grado de saturación del suelo. En

los suelos arcillosos, la estructura juega un papel importante en la permeabilidad.

Otros factores mayores que afectan la permeabilidad de las arcillas son la

concentración iónica y el espesor de las capas de agua adheridas a las partículas

de arcilla.

El valor del coeficiente de permeabilidad k varía ampliamente para diferentes

suelos. En la siguiente tabla se muestran algunos valores típicos para suelos

saturados. La permeabilidad de suelos no saturados es menor y crece

rápidamente con el grado de saturación.[10]

Permeabilidad relativa

Valores de k (cm/seg)

Suelo típico

Muy permeable >10-1 Grava gruesa

Moderadamente permeable

10-1 a 10-3 Arena, arena fina

Poco permeable 10-3 a 10-5 Arena limosa, arena sucia

Muy poco permeable

10-5 a 10-7 Limo y arenisca fina

Impermeable <10-7 arcilla

3.2 Prueba de carga variable.

Para los suelos de grano fino las tasas de flujo a través del suelo son muy

pequeñas por lo que se realiza la prueba de carga variable al contrario de los

suelos de grano grueso para los que se utiliza la prueba de carga constante.


52

El ensayo determina el coeficiente de permeabilidad (k) de una muestra de suelo

cohesivo, entendiendo por permeabilidad, la propiedad de un suelo que permite el

paso del agua a través de sus vacios, bajo la acción de una carga hidrostática.

En el laboratorio, la medida del coeficiente de permeabilidad se realiza por medio

de permeámetros, los que pueden ser de nivel constante o variable dependiendo

del tipo de suelo analizado.

Procedimiento:

Se determina el peso y volumen del permeámetro a utilizar. Luego, se vacía la

muestra en estado suelto dentro del molde se compacta, ya sea sometiéndola a

algún tipo de vibración o bien mediante un pisón compactador. Del suelo restante,

se toman dos muestras representativas para determinar la humedad (ω).

Finalizada la compactación, se enrasa la superficie, se coloca un disco de papel

filtro sobre la muestra y luego un empaque de caucho sobre el borde del molde

para ajustar la tapa de este.

Se sumerge el permeámetro en un estanque con agua, por lo menos 5 cm bajo el

nivel de esta, con las válvulas de entrada y salida de agua abiertas de modo que

se sature la muestra. Finalmente se cierran las válvulas y se saca el permeámetro

del estanque.

Retirado el permeámetro del estanque, se conecta el tubo de entrada a la bureta,

se llena esta con agua y se registra la altura inicial de carga de agua (h1).

Se abren simultáneamente las válvulas y salida accionando el cronometro, para

dar comienzo al escurrimiento del flujo de agua, hasta que la bureta se encuentre

casi vacía. Finalmente, se cierran las válvulas y se registran el tiempo transcurrido

y la altura final del agua (h2).


53

a: Área de la sección transversal de la bureta (cm2).

L: Altura de la muestra de suelo (cm).

h1: Altura del agua al comienzo del ensayo (cm).

h2: Altura del agua finalizado el ensayo (cm).

A: Área de la sección de muestra ensayada (cm2).

t: Tiempo de ensayo (seg).

Los resultados de este ensayo se encuentran en el ANEXO VIII.

Tabla No. 13 Valores de permeabilidad del suelo natural.

Tabla No. 14 Valores de permeabilidad del suelo estabilizado.

3.3 Prueba de absorción de los ladrillos.

El porciento de absorción sirve de índice de la porosidad del ladrillo, y por

supuesto de todas las otras propiedades que tienen que ver con esta última como

muestras k

1 4,05×10-6

2 4,11×10-6

3 4,15×10-6

PROMEDIO 4,10×10-6

muestras k

1 2,63×10-7

2 2,60×10-7

3 2,55×10-7

PROMEDIO 2,59×10-7


54

son: resistencia a la compresión, permeabilidad, resistencia a los diferentes

medios agresivos, etc.

El porciento de absorción es muy usado para relacionarlo con la resistencia a

compresión del ladrillo, ya que con el aumento del mismo disminuye la resistencia

a compresión.

Para la confección de los ladrillos se hizo un mezclado de suelo y cemento en

seca con pala, una vez lograda la mezcla en seco de suelo y cemento, se le

agrega agua con Rocamix en forma de lluvia hasta que alcance la humedad

óptima y se distribuye hasta obtener una mezcla de color uniforme.

Mediante la operación de compactación con la maquina TERSTA-RAM, la mezcla

suelta se comprime con una energía de , disminuyendo su volumen

inicial transformándose en una masa más compacta y un mínimo de vacíos.

Después del proceso de curado se obtuvieron ladrillos con un 3, 6 y 8 % de

cemento con dimensiones de .

Para el ensayo de absorción de los ladrillos se tomaron tres muestras de ladrillos

de suelo natural y la misma cantidad de ladrillos de suelo estabilizado con

cemento en un 8 % y Rocamix. Primeramente se tomó el peso seco de los

ladrillos, después se sumergieron en agua durante 24 h. Luego se sacan, se

secan con un paño y se vuelven a pesar. Esta operación se repite hasta que la

diferencia entre dos pesadas consecutivas no sea mayor de 0,1 %, la última

pesada sería el valor de peso después de la absorción.

Finalmente la absorción se calcula como:


55

Tabla No. 15 Valores de absorción de los ladrillos de suelo estabilizado.

Fig. 17 Prueba de absorción en ladrillo de suelo natural.


56

Como se pude apreciar en la imagen anterior esta prueba no se pudo realizar en

ladrillos de suelo natural debido al desmoronamiento del mismo en el momento de

la inmersión.

Fig. 18 Prueba de absorción en ladrillo de suelo estabilizado.

Fig. 19 Ladrillo de suelo estabilizado después de 72 h de inmersión.


57

Los ladrillos estabilizados, tras 72 h de inmersión, se mantienen en buen estado

como se muestra en la figura anterior.

3.4 Comparación de los resultados.

En este capítulo se realizaron las pruebas de permeabilidad y absorción, cuyos

resultados se muestran en la siguiente tabla para realizar un análisis de los

mismos.

Ensayos Suelo Natural Suelo Estabilizado

Permeabilidad (cm/seg)

Absorción (%) No se pudo realizar

La aplicación del sistema Rocamix mejoró considerablemente las propiedades del

suelo de los ladrillos, ya que los que estaban confeccionados con suelo natural no

pudieron resistir la prueba de absorción mientras que los de suelo estabilizado

estuvieron sumergidos hasta 72 h en agua.

Esta mejoría del suelo también se comprobó en el ensayo de permeabilidad ya

que el suelo en estado natural era muy poco permeable y después de estabilizar

mostró valores del rango impermeable.

Conclusiones Parciales.

El valor de permeabilidad del suelo natural es por lo

que es muy poco permeable. Después de estabilizar el suelo con sistema

Rocamix, el valor de permeabilidad fue de , valor que

pertenece al rango impermeable, por lo que se evidencia la mejoría del

suelo.


58

Los ladrillos de suelo natural no pudieron pasar la prueba de absorción

debido a que se desmoronaron, después de estabilizar, esta prueba fue

exitosa y se obtuvo un valor de 20,72 %.

La NC 360 establece que la absorción de los ladrillos de arcilla cocida debe

estar entre un 8 y 18 %. Los ladrillos ensayados en este trabajo tuvieron un

valor de absorción de 20,72 % que está muy cercano a este rango y que

podría estar si se aumentara le presión de compresión de la máquina

TERSTA-RAM cuando se van a elaborar.

Conclusiones generales

59

Conclusiones Generales.

Los ensayos realizados para la caracterización del suelo dieron como resultado

un peso específico de 2,93. El límite líquido igual a 48 % y límite plástico igual

a 28 %, con estos valores y los porcientos de material pasados por cada tamiz

obtenidos de la granulometría, el suelo se clasificó de acuerdo a lo especificado

por el sistema AASHTO y SUCS. Con el primero, el suelo es A-7-6 y con el

segundo, arcilla densa arenosa.

Los valores de humedad óptima y ϒ dmax para proctor estándar son de 22,2% y

15 kN/m3 respectivamente y para proctor modificado 17,7% y 16,70 kN/m3

respectivamente.

Después de la estabilización con sistema Rocamix, los valores de límite líquido

y plástico disminuyeron a valores de 43 % y 21 % respectivamente, lo que

provocó un cambio en la clasificación por el SUCS siendo ahora el suelo arcilla

ligera arenosa.

Los valores de humedad óptima y ϒ dmax para proctor estándar son de 21,86%

y 15,65 kN/m3 respectivamente y para proctor modificado 16,40% y 17,26

kN/m3 respectivamente; evidenciándose con el aumento del peso específico

máximo un aumento de la resistencia del suelo.

El ensayo de permeabilidad del suelo natural lo situó en el rango de muy poco

permeable y después de estabilizado en el impermeable.

A los ladrillos se les realizó la prueba de absorción y se obtuvo como resultado

un valor de 20,72 %. La NC 360 establece un rango de valores de absorción

para ladrillos de arcilla cocida de 8 a 18 %. Como se observa los ladrillos de

suelo ensayados en este trabajo dieron valores cercanos al rango y que

podrían alcanzarse aumentando la presión de compresión de la máquina

Terstaram.

Recomendaciones

60

Recomendaciones.

Se recomienda realizar el ensayo de absorción a ladrillos con 90 días de

curado.

Elaborar ladrillos comprimidos en la máquina TERSTA-RAM con mayor

presión obtener mejores valores de absorción.

Realizar el ensayo de permeabilidad en el equipo triaxial y comparar los

resultados con los obtenidos en la prueba de carga variable.

Bibliografía

61

Referencias Bibliográficas.

1. Frempong, E.A., Identificación de suelos aptos para estabilización, in Ingeniería Civil. 2012, Instituto Superior Politénico"José A. Echeverría": La Habana.

2. Productos de arcilla cocida. 3. Torales, E.G.G., Estabilización de suelos con nuevo ROCAMIX líquido,

in Ingeniería Civil. 2009, Instituto Superior Politécnico"José A.Echeverría": La Habana.

4. Santovenia, R.R., Comportamiento de un suelo fino estabilizado con

Rocamix, in Ingeniería Civil. 2012, Instituto Superior Politécnico"José A. Echeverría": La Habana.

5. Mandre, T.B., Análisis de la influencia del aditivo Rocamix en la

reducción de la absorción capilar de un suelo fino, in Ingeniería Civil. 2012, Instituto Superior Politécnico"José A. Echeverría": La Habana.

6. ladrillos. Available from: es.wwikiopedia.org. 7. Hernández, A.B., Influencia de la actividad de la arcilla en el incremento

de la capacidad de soporte mediante la estabilización química con Rocamix., in Ingeniería Civil. 2012, Instituto Superior Politécnico “José Antonio Echeverría”: La Habana.

8. Veloz, W.P., Estudio de la cantera La Manuela para la confección de

ladrillos de suelo estabilizado compactado en la máquina TERSTARAM., in Ingeniría Civil. 2010, Instituto Superior Politécnico"Josér A. Echeverría": La Habana.

9. ROCAMIX. Available from: www.rocamix.es. 10. Das, B.M., Fundamentos de la Ingeniería Geotécnica: Editorial Felix

Varela.

http://www.rocamix.es/

Bibliografía

62

Bibliografía.

NC 67: 2000. Determinación del contenido de humedad de los suelos y rocas

en el laboratorio.

NC19. Determinación del peso específico en el laboratorio.

NC20:2006. Método de ensayo para la determinación de las características de

compactación del suelo en el laboratorio.

NC 20:1999. Determinación de la granulometría del suelo.

NC 359: 2005. Ladrillos y bloques cerámicos de arcilla cocida— Métodos de

ensayo.

NC 360: 2005. Ladrillos cerámicos de arcilla cocida— Requisitos.

Das, B.M., Fundamentos de la Ingeniería Geotécnica: Editorial Felix Varela.

ANEXOS

63

ANEXOS

ANEXO I. Granulometría de la muestra.

ANEXOS

64

ANEXOS

65

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

0,01 0,1 1 10 100

% p

as

ad

o


muestra 1

muestra 2

muestra 3

muestra 4

muestra 5

ANEXOS

66

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0,01 0,1 1 10 100

% p

as

ad

o


ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO PROMEDIO

ANEXOS

67

ANEXO II. Límites de Atterberg.

Límite Líquido.

ANEXOS

68

43,00

44,00

45,00

46,00

47,00

48,00

49,00

50,00

51,00

52,00

53,00

10

ω (

%)

No. de golpes

muestra 1

muestra 2

muestra 3

muestra 4

muestra 5

ANEXOS

69

Valores de humedad para 25 golpes.

Límite Plástico.

.

ANEXO III. Peso Específico.

Calibración de los picnómetros.

ANEXOS

70

Peso Específico de las muestras.

ANEXO IV. Compactación

Proctor Estándar.

ANEXOS

71

ANEXOS

72

ANEXOS

73

Proctor Modificado.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 10 20 30 40

ϒd

(k

N/m

3)

ω (%)

muestra 1

muestra 2

muestra 3

muestra 4

muestra 5

ANEXOS

74

ANEXOS

75

ANEXOS

76

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

50,00

0 10 20 30 40

ϒd

(kN

/m3

)

ω (%)

muestra 1

muestra 2

muestra 3

muestra 4

muestra 5

ANEXOS

77

ANEXO V. Límites de Atterberg del suelo pasado por el tamiz

No.200.

Límite líquido

ANEXOS

78

ANEXOS

79

Límite Plástico

ANEXO VI. Límites de Atterberg del suelo estabilizado.

Límite líquido

56,00

58,00

60,00

62,00

64,00

66,00

68,00

70,00

10 100

ω (

%)

No. de golpes

muestra 1

muestra 2

muestra 3

muestra 4

muestra5

ANEXOS

80

ANEXOS

81

Valores de humedad para 25 golpes.

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

50,00

55,00

10 100

ω (

%)

No. de golpes

muestra 1

muestra 2

muestra 3

muestra 4

muestra 5

ANEXOS

82

Límite Plástico

ANEXO VII. Compactación del suelo estabilizado.

Proctor Estándar

ANEXOS

83

ANEXOS

84

ANEXOS

85

Proctor Modificado

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

50,00

15 20 25 30

ϒd

(kN

/m3

)

ω (%)

muestra 1

muestra 2

muestra 3

muestra 4

muestra 5

ANEXOS

86

ANEXOS

87

ANEXOS

88

Anexo VIII Permeabilidad.

Permeabilidad del suelo natural.

0

10

20

30

40

50

60

7 12 17 22

ϒd

(kN

/m3

)

ω (%)

muestra 1

muestra 2

muestra 3

muestra 4

muestra 5

ANEXOS

89

Permeabilidad del suelo estabilizado.

ANEXOS

90

ANEXOS

91

ANEXOS

92

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Tesis de diploma - Rocamix · propiedades físicas y mecánicas del mismo antes y después de aplicado el aditivo, con lo que se demuestra que el sistema ROCAMIX Líquido aumenta