CAPITULO IV. PROPUESTA DE BLOQUES Y DISEÑO DE MEZCLA.

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1 CAPITULO IV. PROPUESTA DE BLOQUES Y DISEÑO DE MEZCLA. 29

2 Dentro del trabajo de aplicación profesional se plantea el diseño del bloque, así como también el diseño de mezcla para la fabricación del mismo, por tal motivo se propone como aporte individual para este trabajo de grado la propuesta del bloque por parte de la bachiller Bettsy Lorena Castellanos, y el diseño de mezcla por la bachiller Lucia Vanessa Di Froscia. Qué se quiere lograr? Diseñar un componente constructivo, específicamente un bloque que permita ser utilizado como mampostería estructural reforzada para vivienda unifamiliar de 1 solo nivel, sin la necesidad de un sistema estructural (vigacolumna), tomando en cuenta dos factores para el desarrollo de este elemento, es decir que proporcione un acabado agradable mediante la utilización de material de desecho proveniente de la construcción, y a su vez que sea un elemento modulado evitando que se generen desperdicios en obra que pudieran ocasionar contaminación en el ambiente. Cómo se quiere lograr? Se propone la realización de un bloque modulado, logrando la fabricación de muros reforzados con unidades de refuerzo metálicos (cabillas), excluyendo los elementos estructurales como el pórtico viga-columna. De igual manera la reutilización de residuos provenientes de la construcción, tales como: concreto, mamposterías de bloque de concreto, estructuras demolidas; pasando todo esto por un proceso de limpieza y clasificación se utilizará como base para el diseño de mezcla para obtener el acabado deseado del elemento constructivo que se quiere lograr. 30

3 Por qué ecológico? Aprovechando las propiedades reciclables del concreto, se propone la utilización de los materiales producto de demoliciones y desechos de la industria de la construcción, que combinado con otro elemento natural cumpla con las exigencias requeridas por esfuerzos y trasmisión de cargas. La utilización de agregados reciclados obtenidos de la trituración de concreto de desecho para la elaboración de nuevos hormigones permite disminuir la cantidad de residuos de construcción a la vez que disminuye la cantidad de materias primas a extraer, preservando así los recursos no renovables. Las propiedades de los agregados reciclados dependen de las características de la roca original y de las propiedades de los hormigones que les dieron origen. Las ventajas del material reciclado respecto a los nuevos son muchas, un desecho ayuda a que no se genere contaminación y basura en el medio ambiente, además, son más económicos que un material normal, pues tienen componentes de cemento que al triturarse se reactiva comenzando un nuevo ciclo de utilidad El tipo de reciclaje que se propone realizar es el de reutilización previa transformación, es decir, que el material luego de un proceso de triturado sea utilizado como materia prima. Las prácticas de reciclaje y reutilización a partir de la recuperación de materiales y componentes constructivos son eficientes desde el punto de vista ecológico. Beneficios de la construcción con bloque fabricado con residuos. Permite que los materiales residuales de las construcciones que hayan cumplido su vida útil, sean repotenciados, esto beneficia al desarrollo sostenible. 31

4 La ventaja más destacada de este reciclaje es la solución, a un mismo tiempo, de la problemática originada por la eliminación de unos subproductos de desecho, así como, la obtención de una nueva materia prima, con lo que se reduce la cantidad de recursos naturales primarios a extraer del ambiente, en su estado primario o manufacturado. El proceso productivo seria menos complejo en cuanto a aditivos y técnicas especiales constructivas. El sector de la construcción disminuiría el consumismo de materiales importados, y aditivos que proporcionen al bloque propiedades que se le podrían aplicar mediante la reutilización de escombros. Reduce el porcentaje de contaminación del suelo al vaciar los desechos o residuos provenientes de las construcciones y demoliciones. Lineamentos de diseño. Sismo resistente: Mediante la utilización de refuerzo metálico hace que el componente en su colocación genere un muro unificado que resista las diferentes cargas a las que serán expuestos, ya que se propone una mampostería estructural. Duradero: Logrando que soporte los diferentes cambios ambientales a los cuales se encontrara expuesto el elemento. Ecológico: Mediante la reutilización de material. Estético: Mejoramiento visual del acabado final del bloque. A continuación se muestra el proceso de producción del bloque:(ver imagen nº13) 32

5 Imagen nº13. Proceso de producción del bloque con material de desecho. Fuente: propia. Año: PROPUESTA DE BLOQUE. Se propone un componente (bloque) que funcione como mampostería estructural reforzada, que permita soportar esfuerzos en todos los ángulos, además que sea modulado, para facilitar la aplicación en obra, con dimensiones de 0.35 de altura, 0.50 de largo y 0.20 de ancho aproximadamente (ver tabla nº 4), lo que permite que no haya desperdicios a la hora de ensamblaje, se generan cuatro tipo de bloque para todo los casos de cruces y refuerzos en esquinas. Ver tabla nº 3. 33

6 Tabla nº 3. Tipos de bloque y características. Tipo debloque Nombre Características B1 -Bloqueutilizado parael cruce en Lhacia la derecha. - Permiteel refuerzo en L. B2 -Bloquequepermiteelcruce en dos direcciones. - Permiteel refuerzo en T B3 -Bloque paramuro continuo en una sola dirección. - Permiteel paso detuberíasy refuerzo intercalados. B4 -Bloqueparacruceen L hacia la izquierda. - Permite el refuerzo el L. B5 -Bloque quepermite el muro continuo y el cruce en T - Permiteel refuerzo en T B6 -Seutiliza para la finalización de paredes con solo encajetipo hembra. Para este elemento se propone el nombre de Tritu-block, como fusión de dos elementos que se están planteando en este trabajo de grado como lo son el diseño de mezcla con triturado de concreto reciclado y el diseño del bloque. 34

7 Encofrado. Para la fabricación del Tritu-block se propone el encofrado, este funciona en dos partes que encajan entre sí, vaciándolo a la inversa lo que permite que al momento de ser desencofrado este sea volteado y se deslice la parte más grande del encofrado. Imagen nº14. Partes del encofrado. Fuente: propia. Año: Imagen nº16. Maqueta del encofrado. A continuación se muestran las dimensiones de cada uno de los encofrados y su función, estos deberán ser fabricados con lamina metálica de 1/4 de espesor, con ángulos en las esquinas lo que permite rigidizar el encofrado. 35

8 Tabla nº 4. Dimensiones de los encofrados. 36

9 Tabla nº 5. Dimensiones y peso de los bloques kg kg * Promediado del volumen y peso de los cilindros de prueba. 37

10 Imagen nº 17. Maqueta del bloque. Fuente: propia. Año: El Tritu-block funciona con una unión de tipo machihembrado en los dos sentidos, lo que garantiza el amarre de todos los bloques que conformen el muro. Para las esquinas se propone un diseño diferente, en donde el elemento que funciona como hembra se ubica en una de las caras mas largas del bloque. Dentro de diseño del bloque se generan las uniones de forma horizontal de tipo macho y hembra, posee un ángulo de 122º de inclinación en estas pestañas. Ver imagen nº 14. Imagen nº 18. Dimensiones del ángulo de inclinación de la pestaña. Fuente: propia. Año: Además posee uniones de tipo macho y hembra en la dirección vertical lo que genera el amarre del bloque en las dos direcciones en las cuales pueden ser aplicadas las cargas. Estas uniones son en juntas secas. Ver tabla nº 5. A continuación se muestran las dimensiones de los bloques a escala y una vista isométrica, además de la característica de cada uno de ellos y en donde pueden ser aplicados. 38

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17 Tabla nº 6. Dimensiones de unión en vertical. El Tritu-block permite el paso de tubería para instalaciones en sus cavidades de hasta 2, esto evita que el bloque sea partido para introducir dicha tubería, logrando que no se generen desperdicios en las obras. Ver imagen nº 15. Imagen nº 19. Paso de tubería. Fuente: propia. Año:

18 Tipos de cruces que permite el bloque. Los bloques permiten los cruces en todas las direcciones, y las uniones generan el amarre del muro en las esquinas. Se permiten cruces en T en L en dos sentidos, además del muro continuo en una sola dirección. Ver imágenes. Imagen nº20. Cruce en T. Imagen nº 21. Cruce en L hacia la derecha. Fuente: propia. Año: Imagen nº 22. Cruce en L hacia la izquierda. Fuente: propia. Año: Imagen nº 23. Línea recta. 40

19 Modulación del Tritu-block. Las dimensiones moduladas hacen que este elemento permita la construcción de los vanos para puertas y ventanas sin ningún tipo de desperdicio, en cuanto a corte de bloques para completar la dimensión adecuada. En este caso se generan 5 tipos de vanos para ventana de diferentes dimensiones. Ver planos. Dentro de la variedad de ventanas existe la posibilidad de la construcción de vano para puerta, estandarizada en una medida de 2.10 metros de altura por 1 metro de ancho, en el caso de muro continuo. Ver planos. Refuerzo. Para garantizar al amarre del muro se propone una viga que una los nervios que vienen de forma vertical desde los bloques para generar un sistema estructural, además esta viga sirve como el soporte del techo, estos nervios son vaciados con una lechada de cemento dentro del cual se incluye una cabilla de 3/8, esta cabilla se amarra a la viga, generando la unión de todo el sistema. Para solventar la distancia que hay entre la inclinación del techo y el bloque se proponen dos soluciones la primera es una ventana fija que sirve de iluminación natural y la segunda es el diseño de un nuevo bloque permitiría generar las pendientes deseadas. Ver imágenes. Imagen nº 24. Viga de amarre que Soporta el techo. Fuente: propia. Año: Imagen nº 25. Unión del refuerzo Del muro con la viga. 41

20 Imagen nº 26. Refuerzo metálico vaciado Con lechada de cemento. Imagen nº 27. Ventana fija. Imagen nº 28. Isometría de la pendiente que generan los bloques para el techo. techo. Imagen nº 29. Tipos de bloques propuestos. Se genera una pendiente con estos bloques de 23% para la fabricación del 42

21 A continuación se muestras el detalle e infraestructura del ensamblaje del tritu-block con la losa de fundación o zapata aislada Imagen nº 30. Detalle de la unión del bloque con el piso. Imagen nº 31. Detalle de la unión del bloque con el piso y el techo. Imagen nº 32. Zapata aislada. 43

22 Para tener una idea clara de las ventajas que posee el Tritu-block propuesto se realiza un cuadro comparativo con bloque tradicional BHC, en donde se muestran el peso, las dimensiones, la cantidad aproximada de producción por saco de cemento, así como también la cantidad necesaria para la fabricación de un metro cuadrado de pared. Tabla nº7. Comparación del bloque tradicional y el Tritu-block. Tipo de bloque. Tradicional BHC Peso Kg. Dimensiones l-a-h cm. Cantidad aproximada por saco de cemento. Cantidad de bloques por m2. Peso por m2 de pared Tritu-block Estas comparaciones dan a conocer que en la fabricación de 1m2 de pared con el tritu-block se utiliza en promedio la mitad de la cantidad de BHC, aquí se muestra la optimización del elemento ya que con menores unidades se facilita tanto el traslado a obras, como el almacenamiento y montaje de los mismos, además de esto se genera la auto construcción. 44

23 DISEÑO DE MEZCLA. Dentro del trabajo de aplicación profesional se plantea tanto el diseño del bloque como el diseño de la mezcla, por tratarse de una composición en la que se incluye un material de desecho como materia prima para la fabricación del componente. Este diseño de mezcla garantiza el uso de la cantidad adecuada de los agregados, se incluye un material extra el cual es el triturado de concreto reciclado con una granulometría de ± 2/9 de pulgada, este material por poseer concreto se reactiva lo que genera una mezcla en la cual se puede variar la cantidad de los demás componentes. La dosificación de las mezclas se plantean de la siguiente manera: (tabla nº8) Mezcla % triturado de concreto % Arena % Cemento A B C D Nota: los porcentajes se toman como referencia del total de una mezcla de 10kg. Cilindros de pruebas. Se realizaron los cilindros con las mezclas planteadas en el cuadro anterior, estos fueron preparados según lo establecido en la norma covenin nº 338:2002. Concreto. Método para la elaboración, curado y ensayo a compresión de cilindros de concreto (2da Revisión), tomando en consideración 14 días para la realización de las pruebas respectivas. 45

24 Imagen nº33. Mezcla para la preparación De cilindros. Imagen nº 34. Compactación de la mezcla. Imagen nº 35. Molde relleno con la mezcla. Fuente: propia. Año: Los cilindros se retiraron del molde en un lapso de 24 horas después de la elaboración, fueron colocados en agua durante 14 días hasta el día del ensayo, esto según lo establecido en la norma covenin. Imagen nº 36. Cilindros colocados en agua. Fuente: propia. Año:

25 Al término de los 14 días establecidos para la realización de las pruebas se obtuvieron los siguientes resultados: Ensayos con la mezcla A. Después de las pruebas realizadas a los cilindros preparados con la mezcla número A, arrojaron los siguientes resultados: Cilindro nº A1. Imagen nº37. Rotura del cilindro A1. Fuente: propia. Año: Imagen nº38. Resultado obtenido. Fuente: propia. Año:

26 Luego de realizar el ensayo de resistencia a la compresión al cilindro número A1 con un esfuerzo de 292,7 kg/cm² se establece según la norma covenin que el tipo de falla es de corte transversal. Cilindro nº A2. Imagen nº39. Rotura del cilindro A2. Fuente: propia. Año: Imagen nº40. Rotura del cilindro A2. Imagen nº41. Resultado obtenido. Luego de realizar el ensayo de resistencia a la compresión al cilindro número A2 con un esfuerzo de 277,6 kg/cm² se establece según la norma covenin que el tipo de falla es de corte tipo columnar. 48

27 Cilindro nº A3. Imagen nº42. Rotura del cilindro A3. Fuente: propia. Año: Imagen nº43. Resultado obtenido. Fuente: propia. Año: Luego de realizar el ensayo de resistencia a la compresión al cilindro número A3 con un esfuerzo de 207,8 kg/cm² se establece que el tipo de falla es cónica y transversal. A continuación se muestra una comparación y un promedio de los resultados obtenidos en el ensayo con la mezcla A. 49

28 Tabla nº 9. Resultados a los ensayos realizados con la mezcla A. Ensayos con la mezcla B. Después de las pruebas realizadas a los cilindros preparados con la mezcla número B, arrojaron los siguientes resultados: 50

29 Cilindro nº B1. Imagen nº44. Rotura del cilindro B1. Imagen nº 45. Resultado obtenido. Fuente: propia. Año: Al realizarse el ensayo de compresión al cilindro número B1, se obtiene como resultado una rotura lateral en el fondo del cilindro, siendo aplicada una fuerza de 90.1 kg/cm². Cilindro nº B2. Imagen nº46. Rotura del cilindro B2. Fuente: propia. Año: Imagen nº 47. Resultado obtenido. 51

30 En el cilindro número B2 se encuentran cual le ha sido aplicada una fuerza de 145.8kg/cm². grietas y fracturas laterales, al Cilindro nº B3. Imagen nº48. Rotura del cilindro B3. Fuente: propia. Año: Imagen nº 49. Resultado obtenido. Fuente: propia. Año: La falla presentada en el cilindro número B3 con una fuerza aplicada de 136.8kg/cm² es de tipo agrietamiento cónico lateral. A continuación se muestra una comparación y un promedio de los resultados obtenidos en el ensayo con la mezcla B. 52

31 Tabla nº 10. Resultados a los ensayos realizados con la mezcla B. 53

32 Ensayos con la mezcla C. Después de las pruebas realizadas a los cilindros preparados con la mezcla número C, arrojaron los siguientes resultados: Cilindro nº C1. Imagen nº50. Rotura del cilindro C1. Imagen nº 51. Rotura del cilindro C1. Fuente: propia. Año: Imagen nº 52. Resultado obtenido. Fuente: propia. Año: Al realizarse el ensayo de compresión al cilindro número C1, se obtiene como resultado un agrietamiento completo del cilindro, siendo aplicada una fuerza de kg/cm². 54

33 Cilindro nº C2. Imagen nº53. Rotura del cilindro C2.. Imagen nº 54. Resultado obtenido. Fuente: propia. Año: La falla presentada en el cilindro número C2 con una fuerza aplicada de 33.95kg/cm² es de tipo agrietamiento lateral. Cilindro nº C3. Imagen nº55. Rotura del cilindro C3. Imagen nº 56. Rotura del cilindro C3. Fuente: propia. Año:

34 Luego de realizar el ensayo de resistencia a la compresión al cilindro número C3 con un esfuerzo de 33,99 kg/cm² se establece que el tipo de falla es lateral. A continuación se muestra una comparación y un promedio de los resultados obtenidos en el ensayo con la mezcla B. Tabla nº 11. Resultados a los ensayos realizados con la mezcla C. 56

35 Ensayos con la mezcla D. Después de las pruebas realizadas a los cilindros preparados con la mezcla número D, arrojaron los siguientes resultados: Cilindro nº D1. Imagen nº57. Rotura del cilindro D1. Imagen nº 58. Resultado obtenido. Fuente: propia. Año: Luego de realizar el ensayo de resistencia a la compresión al cilindro número D1 con un esfuerzo de 12,73 kg/cm² se establece según la norma covenin que el tipo de falla es de corte transversal. Cilindro nº D2. Imagen nº59. Rotura del cilindro D2. Imagen nº 60. Resultado obtenido. Fuente: propia. Año:

36 La falla presentada en el cilindro número C2 con una fuerza aplicada de 7.07kg/cm² es de corte con agrietamiento lateral. A continuación se muestra una comparación y un promedio de los resultados obtenidos en el ensayo con la mezcla B. Tabla nº 12. Resultados a los ensayos realizados con la mezcla D. 58

37 Comparación de las mezclas. A continuación se muestra una tabla comparativa de las 4 mezclas propuestas, en donde se encuentran los esfuerzos promedios de cada una, así como también el acabado que se generó en cada ensayo, además de ello algunas características de cada tipo de mezcla diseñado Tabla nº 13. Tabla comparativa de las mezclas propuestas y ensayadas. 59

38 Luego de realizadas las comparaciones de los acabados, se propone la mezcla A para la fabricación de los bloques. En esta mezcla se utiliza el concreto reciclado con una granulometría aproximada de 2/9, esto da como consecuencia una mezcla de textura uniforme y con baja porosidad; lo que permite que el elemento sea dejado en obra limpia o que le sea aplicada pintura directamente sin necesidad de la utilización de un friso. El triturado de concreto puede ser reutilizado como agregado para el diseño de nuevas mezclas, sin embargo luego de las pruebas realizadas se noto que este material no puede ser utilizado como sustituyente del concreto en su totalidad, ya que por la granulometría este no permite que las partículas se unan de manera adecuada dando el acabado deseado así como también la resistencia a la compresión idónea. Propuestas de viviendas diseñadas para construir con el tritu-block. Para un mejor entendimiento de la forma de colocación de los bloques y como pueden ser empleados en la construcción de viviendas se plantean dos viviendas tipo en donde se muestran lo anteriormente expuesto. Vivienda nº1. Se propone una vivienda de 100m², con 3 habitaciones, 2 baños, sala, comedor, cocina y área de servicios. En esta se muestra la forma de colocación de los bloques y los espacios que son logrados. Se plantea esta vivienda como prototipo para ser elaborada con el bloque propuesto, en ella se modulan las ventanas a dimensiones de 0.94m de largo y 1.05m de alto, además se permiten realizar puertas de 2.10m de altura y ancho de 1.00.En cuanto a la cubierta de la vivienda se propone techo a cuatro aguas, en donde las correas del mismo se unen a la viga de amarre que une los muros. Esta viviendas pueden plantearse pareadas o individuales. Ver planos 60

39 Vivienda nº2. Se propone este modelo de vivienda unifamiliar de aproximadamente unos 67 m2 la cual posee: Sala, comedor, cocina, área de servicios, 1 habitación principal y 1 habitación sencilla. En este modelo de vivienda se modulan los vanos de las ventanas que serán de dimensiones: 1.00 x 1,05m al igual que las puertas tienen medidas de 1,00 x 2,10m al igual que las ventanas de los baños serán de 0.50x0.35 m. Se propone una cubierta cuatro aguas para que la conexión entre el muro y la cubierta sea mediante una viga de carga donde descansaran las correas. Ver planos. Comparación de la fabricación con tritu-block y el BHC tradicional. A continuación se muestra la comparación entre la fabricación de una vivienda tipo con el tritu-block y el bloque tradicional de concreto, esta permite ver la cantidad reducida que se necesita de tritu-block. Tabla nº 14. Tabla comparativa de la cantidad de bloques necesarios para la fabricación de las viviendas tipos. Tipo de bloque Tradicional BHC Tipo de vivienda Dimensiones de la vivienda Cantidad aproximada de unidades de bloques. Vivienda nº1 100m Vivienda nº2 67m Tritu-block Vivienda nº1 100m Vivienda nº2 67m

40 Viendo la comparación de las cantidades de bloques necesarios para la fabricación de las viviendas, cabe destacar que con el tritu-block se necesitan aproximadamente la mitad de la cantidad de los BHC, lo que a la hora de la construcción facilita el transporte ya que son menos cantidades, además de esto no se están generando desperdicios en obra. A continuación se muestran los planos de las viviendas propuestas con los detalles y vistas 3D. 62

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