Por:
- Sergio andres Calad Gutierrez
- Valentina Londoño
- Estefania Lopera Gutierrez
- Paula Urrego
- Alejandro Zea Ramirez
Estudiantes de ingeniería Civil - Universidad De Medellin
Resumen
Debido a la naturaleza del curso y al enfoque practico que se ha detener como estudiante e investigador, la búsqueda de mejoras para los recursos dentro de la industria civil ha de continuar. En el presente trabajo se muestra el proceso investigativo que el grupo de trabajo ha hecho acerca de morteros livianos utilizando un aditivo innovador. Paso a paso se describe e ilustra tanto la metodología y resultados para los objetivos planteados y se concluye como un posible aditivo resulta ser optimo para la realización de morteros livianos sin perjudicar el fin del mortero.
Abstract
Due to the nature of the course and approach
to practice that is has stop as a student and researcher, seeking improvements
to the resources within civil industry has to continue.
The present work shows the investigative process, the Working Group has made about mortars light using
an innovative additive. Step described and illustrates both the methodology and
results for its objectives and is concluded as a possible additive proves to be
optimal for the realization of lightweight mortar without damaging the end of
mortar.
Introducción
El siguiente trabajo tiene como objetivo comprender la importancia del comportamiento en morteros cuando a estos se le adicionan un nuevo elemento a la mezcla como lo son las perlas de poliestireno expandido para realizar un nuevo mortero liviano, para lo cual es necesario realizar un recorrido por distintas fuentes de información y ensayos, con el fin de acercarnos un poco a el fenómeno que ocurre.
Posteriormente, analizaremos como son los resultados obtenidos con respecto a su peso, resistencia y relación entre estas, dado que en la industria civil siempre se ha buscado un avance en los materiales constructivos para optimizar procesos y garantizar confiabilidad, nosotros no pretendemos llegar a una respuesta absoluta, sino que entregar algunos elementos que permitan al lector profundizar en el tema y obtener sus propias conclusiones acerca de aditivos alternativos a los ya conocidos.
A continuación, realizaremos una apreciación más profunda de que es un mortero y el papel que juega en la industria y como un nuevo aditivo pueda presentar en este cambios importantes para ser considerado un mortero alivianado.
Diseñar una mezcla de mortero que tenga una buena relación entre su resistencia a compresión y la densidad adicionando un material de reciclaje.
Objetivos Específicos:
· Usar el poliestireno expandido como aditivo para la mezcla, buscando así una disminución de la densidad del mortero sin alterar su resistencia.
· Analizar el fenómeno que ocurre al adicionar el poliestireno expandido mediante ensayos realizados.
Hipótesis:
El para realizar el mortero alivianado, material aditivo a usar son las perlas de poliestireno expandido, del cual se espera tenga una
resistencia a compresión a los 28 días de 12,5 MPa. Esta resistencia esperada es en base a un mortero sin aditivos cuya relación de agua cemento fue de 0.8, el mortero alivianado que sera realizado tendrá las mismas condiciones.
Metodología:
El
mortero es una mezcla de conglomerantes inorgánicos, áridos y agua, y posibles
aditivos que sirven para pegar elementos de construcción tales como ladrillos,
piedras, bloques de hormigón, etc. Además, se usa para rellenar los espacios
que quedan entre los bloques y para el relleno de paredes. Los más comunes son
los de cemento y están compuestos por cemento, agregado fino y agua.
Generalmente, se utilizan para obras de albañilería, como material de agarre,
revestimiento de paredes, etc.
Los aditivos son sustancias químicas naturales o manufacturadas que se adicionan a los morteros antes o durante el mezclado con el propósito de mejorar las propiedades,
tales como resistencia, manejabilidad, fraguado, durabilidad, etc. En la
actualidad, muchos de estos productos existen en el mercado, y los hay en
estado líquido y sólido, en polvo y pasta. Aunque sus efectos están descritos
por los fabricantes, cada uno de ellos deberá verificarse cuidadosamente antes
de usarse el producto, pues sus cualidades están aún por definirse.
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| Marcas de Aditivos para la industria Civil |
Las perlas de poliestireno expandido permiten su mezcla con cemento y arenas, proporcionando una perfecta homogeneización sin segregación ni flotaciones, las perlas de poliestireno expandido son sometidas a un tratamiento físico-químico que asegura una excelente adherencia al cemento. Se consigue un mortero aligerado, aislante térmico y acústico para cubiertas, entre plantas y primeras plantas, así como cualquier relleno. Tiene numerosas ventajas, ya que se trata de áridos de perfecto pastado solo con agua y cemento.
*No se segrega ni flota, además de su estabilidad al paso del tiempo, no se agrieta ni se hincha.
*Ligero, fácil de transportar y de manejar.
*No pierde volumen ni en la colocación ni en el fraguado.
*Permite la formación de pendientes en cubiertas sin añadir excesivo peso
El poliestireno expandido no es higroscópico (no absorbe humedad), a diferencia de lo que sucede con otros materiales del sector del aislamiento y embalaje. Incluso sumergiendo el material completamente en agua los niveles de absorción son mínimos con valores oscilando entre el 1% y el 3% en volumen (ensayo por inmersión después de 28 días). El rango de temperaturas en el que este material puede utilizarse con total seguridad sin que sus propiedades se vean afectadas no tiene limitación alguna por el extremo inferior (excepto las variaciones dimensionales por contracción). Con respecto al extremo superior el límite de temperaturas de uso se sitúa alrededor de los 100ºC para acciones de corta duración, y alrededor de los 80ºC para acciones continuadas y con el material sometido a una carga de 20 kPa.
Estudios realizados en imperial collage london muestran la
conveniencia de utilizar un nuevo aditivo de poliestireno en términos de
trabajabilidad y resistencia a la compresión requerida en aplicaciones de
morteros. Se observa que los morteros tienen una resistencia adecuada y
trabajabilidad más conveniente para su uso en aplicaciones de construcción de
albañilería general. La Familia de morteros no estructurales de baja densidad,
desarrollada, mediante la incorporación de perlitas de poliestireno expandido
se logra reducir la densidad del mortero de valores normales de 2.200 kg/m3a
densidades que van desde los 650 a 1800 kg/m3
Con fin de responder a la problemática planteada, se procederá a
realizar investigaciones, las cuales consisten en la búsqueda en bases de datos
del estado del arte del tema, así como posibles materiales usados con
anterioridad. Esta etapa de la investigación lo primero que se hizo fue
investigar que materiales podrían alivianar el mortero, además de que en su
estructura interna funcionara de manera similar a la del mortero y de este modo
conseguir el material menos denso pero igual de resistente. El material que se
eligió fue el icopor (poli estireno expandido) en forma de poron o perla. Lo
siguiente fue investigar como dosificar un mortero de este tipo. Después de
esto se hizo la mezcla de referencia con las especificaciones dadas (relación
Cemento/áridos 1:3, y A/C 0.8), y se
procedió a rellenar lo cilindros de prueba. Ya con la mezcla referencia se
procedió a evaluar la cantidad de poron a utilizar y luego se hizo lo mismo
que con la mezcla de referencia, la cual
se hizo en obra con concretadora y se mezcló hasta generar una masa homogénea
con una relación igual a la del mortero de prueba, de este modo se aseguran que
la condiciones de ambos sean iguales y se tenga un punto fiable de comparación.
A pesar de que el poli estireno en forma de poron flota en el agua, el mortero
es una mezcla con alta viscosidad, por lo que no permite el movimiento con
libertad de este último. Los cilindros rellenados tenían unas dimensiones de 10
pulgadas de altura y 5 pulgadas de diámetro. Al estar listos los cilindros,
tanto de referencia como los diseñados, se fallan a compresión a los 3, a los 7
y a los 28 días, con el fin de observar la resistencia que obtuvieron y hacer
un análisis de resultados para la
evaluación y comparación cuantitativa de los diseñados respecto al mortero de
referencia. Los resultados obtenidos se utilizan para determinar si el material
es útil y si se obtiene gran porcentaje de la resistencia de la mezcla de
referencia. Todo se realizó según el cronograma establecido.
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| Calendario para pruebas |
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| Mezcla de mortero con poliestireno /Slump / Cilindros de Mortero |
Análisis de Resultados:
En los siguientes
gráficos y tablas se hará una comparación critico-valorativa del concreto de
referencia y el adicionado con poron, para con ello estimar los resultados
obtenidos en ambas mezclas.
Se
trabajó con una relación A/C DE 0.8 tanto para el mortero de referencia como
para el mortero con poron. Los datos de peso, volumen y densidad de cada una de las muestras están dados en
las siguientes tablas:
Las
tablas 1 y 2 presentan los datos que permiten demostrar que la elección del
poron como aditivo aligerante fue asertiva, ya que al implementarle el poron a
la mezcla la resistencia no se vio afectada.
También
presentan los datos del peso del mortero, donde este se redujo en un
60% comparado con el mortero de referencia, lo cual implica que su densidad
también disminuyó, haciéndolo en un 59,14%.
La
dosificación de la mezcla está dada por la siguiente tabla:
Los
resultados de resistencia del nuevo mortero están especificados en la tabla 4:
La resistencia
del mortero de referencia a los 28 días fue de 12,5 MPa, la cual también debió
ser adquirida por el mortero con poron, donde la adquirida por el nuevo mortero
fue de 11,9 MPa, manteniéndose una resistencia del 95,2%.
Con
el fin de observar si los resultados obtenidos del mortero con poron son
cercanos a los obtenidos del mortero de referencia se presenta la siguiente
gráfica:
Conclusiones
· Dentro
de las edades que abarcó el estudio, se comprobó una reducción de peso en el
mortero con poron, y no se afectó drásticamente la resistencia a la compresión.
La resistencia a esfuerzos entre un mortero y el otro a
los 28 días después de elaborados, difiere en un 4%, estando el adicionado con
poron por debajo del mortero estándar.
· Al implementar al
mortero el poron, se está contribuyendo a la reducción de costos, pues ya no se
utilizaría la misma cantidad de cemento y de arena que la utilizada en un
mortero convencional.
Con la adición del poron se logró la
obtención de un concreto con densidad menor, con una diferencia de 5147.74 g
entre ambos morteros.
El mortero normal es capaz de resistir
grandes esfuerzos, mientras que el mortero con poron resiste esfuerzos menores
no muy lejanos a los alcanzados por el mortero de referencia, por lo que pueden
ser factibles obras pequeñas construidas con este.
El poron resulto ser un material de baja densidad y por ello se le
facilita ocupar grandes volúmenes, generando ahorro en la producción del
mortero.
Referencias
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