DOGS UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE

MEXICO. z

PROGRAMA DE MAESTRIA Y DOCTORADO EN ARQUITECTURA

TL RT Si RO MoO eS ae OB ae

EL CONCRETO LIGERO Y SUS APLICACIONES EN ARQUITECTURA

Desarrollo de una variante de concreto aireado

TESIS: QUE PARA OBTENER EL GRADO DE

MAESTRO EN ARQUITECTURA/TECNOLOGIA PRESENTA:

2 MORENO,

Sté VERO

SILVERIO HERNANDEZ MORENO

dE

MEXICO D.F. , 2000.

> €

@ HEFMAA

UNAM – Dirección General de Bibliotecas

Tesis Digitales

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JURADO:

DIRECTOR DE TESIS: MTRO. ARQ. FRANCISCO REYNA G.

SINODALES PROPIETARIOS: DR. ARQ. HUMBERTO ACEDO MTRO. ARQ. JORGE RANGEL D.

SINODALES SUPLENTES: MTRO. ARQ. ENRIQUE SANABRIA A. MTRO ARQ. ERNESTO OCAMPO

AGRADECIMIENTOS:

A TODOS MIS PROFESORES DEL POSGRADO , ESPECIALMENTE AL MTRO. ARQ. FRANCISCO REYNA , AL MTRO. ARQ. JORGE RANGEL , AL MTRO. ARQ. ENRIQUE SANABRIA, AL DR, HUMBERTO ACEDO Y AL MTRO. ARQ. ERNESTO OCAMPO POR SUS VALIOSAS RECOMENDACIONES EN LA PRESENTE INVESTIGACION. A LA UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO POR ABRIRME SUS PUERTAS , Y A TODOS LOS QUE HACEN POSIBLE EL PROGRAMA DE MAESTRIA Y DOCTORADO EN ARQUITECTURA. A LA DIRECCION GENERAL DE INTERCAMBIO ACADEMICO DE LA UNAM POR SU VALIOSO APOYO. ; IGUALMENTE A LA UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLAS DE HIDALGO POR SU APOYO. AGRADEZCO INFINITAMENTE A MIS PADRES Y HERMANOS POR EL APOYO INCONDICIONAL. TAMBIEN AGRADEZCO A MIS COMPANEROS Y AMIGOS DEL POSGRADO QUIENES HAN ESTADO EN TODO ESTE PROCESO DESDE EL INICIO.

DEDICADA ESPECIALMENTE A Mi FAMILIA

INDICE. -

INTRODUCCION

FUNDAMENTACION DEL MARCO TEORICO

CAPITULO 1, EL CONCRETO LIGERO AIREADO Y SUS POSIBILIDADES DE FABRICACION CON DESECHOS

1.1. Definicién del concreto ligero 1.2. Clasificacién de los concretos ligeros

1.3, Agregados ligeros

1.4. Definicion de concreto aireado

1.5. Fabricacién

1.6. Propiedades de los concretos aireados: 1.6.1. Baja densidad

16.2. Resistencia a la compresién 1.6.3 Médulo elastico

1.6.4. La contraccion del concreto aireado 1.6.5. Capacidad térmica y de piro-resistencia

1.6.6. Aislamiento actistico 1.7. Usos y aplicaciones generales

1.8. Variante del concreto ligero de tipo aireado fabricado con desechos de

industria (antecedentes)

CAPITULO I. ~ CONSIDERACIONES PREVIAS DE DISENO PARA LA CONSTRUCCION DE ELEMENTOS O COMPONENTES DE CONCRETO AIREADO

l.1. Métodos de construccidn. I.2. Rigidez a la flexién y factor de carga contra ruptura y agrietamiento.

l.3. Regias generales para practica y disefio de miembros sujetos a flexién

I.4. Adherencia y anclaje de refuerzos y accesorios.

ll.5. Resistencia al cortante.

11.6. Criterio de disefo por rigidez a flexién.

CAPITULO Ill. DESARROLLO DE UNA VARIANTE DE CONCRETO AIREADO

lll. 1. Selecci6n de materias primas y componentes de la mezcla a utilizar

lll. 2. Materias primas y componentes de la mezcla propuesta

II 3. Recomendaciones para disefio de la mezcla propuesta 11.3.1, Disefio de mezclas IH.3.2. Factores para la eleccién de las proporciones de la mezcla II1.3.3. Control de calidad

ll. 4. Ejemplo de disefo de la mezcla propuesta lll. 5. Procedimiento de fabricacion de especimenes para pruebas

lll. 6. Pruebas fisicas de laboratorio sobre especimenes (Zincreto) y resultados de

las mismas: 1.6.1. Obtencién de la densidad seca del material propuesto

if1.6.2, Resistencia a la compresion

Pag.

12

12 13 15 15 19 23 23 24 25

26 28 28

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33

33 34 36 37 38 39

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42 44 48 49 50 51 52 54

56 56 57

1.6.2.1. Resultados de las pruebas de compresién i1.6.3. Obtencién del Mdodulo elastico

(1.6.4. Prueba de resistencia a fa Traccién

lI.6,4.1. Calculo del resultado de fa prueba de Traccién

lll. 7. -Comparacién de costos unitarios con la propuesta y materiales similares

CAPITULO IV. APLICACIONES Y USOS EN LA ARQUITECTURA Y CONSTRUCCION DE LA VARIANTE PROPUESTA

iV.1. En general: « En la industrializaci6n de prefabricados para componentes de edificios « En ta utilizacién de dicho material en sitio

IV.1.1. Respuesta cualitativa del material propuesto

IV.2. En particular: IV.2.1. -Mejor uso en la fabricacién de elementos que incluyan accesorios metalicos para refuerzo por sus propiedades mec4nicas y anti-corrosivas IV.2.2. -Aplicaciones en sistemas de aislamiento térmico 0 como material térmico de excelente comportamiento ‘ IV.2.3. -También en ja fabricacién de elementos que incluyan fibras como refuerzo

IV. 3. Aplicaciones comunes del material propuesto

IV. 4. Usos especiales del Zincreto: 1V.4,1. Fabricaci6n de muros divisorios méviles

IV.4.2. Usos de técnicas Tilt up para construccién de edificios IV.4.3, En piezas homogéneas de tipo mobiliario doméstico 1V.4.4, Uso en la prefabricacién de elementos de climatizaci6n pasiva IV.4.5. En proteccién especial contra el fuego 1V.4.6. En clpulas y b6vedas de tipo prefabricado o in Situ 1V.4.7, Como relleno interespacial en estructuras especiales 1V.4.8. Material para remodelacién y restauraci6n de edificios

1V.4.9. Para fabricacién de elementos decorativos 1V.4.10. Para aseguramiento del relleno en postensados

iV.4.11. Como sub-base de pavimentos de concreto hidraulico IV,.4.12. Como material en la construccién de piscinas e

eeeseeveveen

ee

eve

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES FINALES

e Conclusiones generales

e Conclusiones particulares

FUENTES DE INFORMACION

GLOSARIO

ANEXOS

61 63 64 65 69

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nN

INTRODUCCION

Este trabajo de investigacién consiste en el desarrollo de una variante de materiales derivados del concreto, para nuestro caso de concreto ligero’, como objetivo principal, lo cual aporta diversos beneficios en la construcci6n.

La utilizacién apropiada de nuevos materiales es primordial para la industrializacién de la construccién, lo cual satisface ia demanda del mercado y simplifica algunos procesos de construccién usando dichas tecnologias.

La creciente industrializaci6n y necesidad de nuevas técnicas de construccion de ciudades grandes,

trae como consecuencia la produccién de toneladas de desechos de industria” que se pueden emplear en la elaboracién de materiales de construcci6n, tal es el caso de la presente investigacion de una variante de

concreto ligero para poder emplearlo en la industria de la construccién desde su elaboracién hasta su

aplicacién. Cabe mencionar que la utilizacién de este material seria en complementacién con los sistemas tradicionales para solucionar varios problemas del sector de produccién de ia construccién y en donde las nuevas propuestas influyen en la evolucién del desarrollo tecnolégico en general.

Y como parte de los objetivos secundarios se pretende ademas presentar un panorama general del problema que enfrenta el concreto de cara al futuro y se propone que el concreto sea utilizado de manera

diversa en sus variantes. como es el caso del empleo de concretos ligeros que pueden resolver parte de la problematica del uso de tecnologias en la construccién y para las nuevas aplicaciones de las nuevas

necesidades y aplicando nuevos sistemas en combinacidén con los existentes.

El tema es de importancia en la actualidad ya que es una necesidad conocer materiales y sus aplicaciones, por lo que también es importante mencionar que esta investigacién va dirigida al sector ptblico y

privado de la construcci6n para aumentar la inversién en materia de sistemas y materiales de construccién, a

los mismos arquitectos y estudiantes de arquitectura quienes seran los constructores del futuro y aprovechar de

manera adecuada los materiales, dependiendo del contexto en donde se desenvuelvan.

La naturaleza del trabajo se enfoca principalmente al desarrollo del material que reside en la creacién

de una variante de concreto ligero de tipo aireado” y sus aplicaciones diversas, lo cual se menciona en ei contenido del trabajo en su parte de la experimentacién en laboratorio.

Dicha experimentacién con materiales nos sirve para probar variantes en el concreto utilizando las tecnologias y las materias primas que estén a nuestro alcance, dentro de un contexto en donde la mayoria de

los arquitectos nos desenvolvemos; y teniendo este material listo podremos aplicarlo de forma industrial para

tener componentes que respondan de manera prefabricada a distintos usos, de igual forma en aplicaciones en sitio.

Este trabajo sirve también como apoyo al desarrollo del interés en el campo de los materiales de construccion y su proceso industrial; ademas de fomentar el uso de desechos de, industria y de energética en la elaboracion de materiales para construccién lo cual brinda un cardcter ecolégico* al medio en que vivimos.

Respecto al cardcter tecnolégico” y su papel en la consiruccién, la progresiva produccién de la

construcci6n constituye la investigacién en materia de técnicas y materiales necesarios para ayudar a fa

Concreto de baja densidad os de mdusiria son toda aquella materia de desperdicio dentro del proceso de elaboracién de cualquier producto, los

conan de acuerdo a las propiedades fisicas v quimicas que requiera el materal a desarrollar. * Cancreto aireado proviene del termine acrated concrete que es un upo de concreto ligero que se aligera mediante gas (esto se

sera mids a fondo en el cap de definicién de concreto hgero de tipo aireado)

“Con este termino me refiero a las ventajas de las matenas primas a usar. las cuales evitan fa contaminacion de la tierra fértil y los

Mantos aculleres como es el caso de los desechas industriales al ser aprovechados.

sTosd

1 ealdits,

3

busqueda de la arquitectura moderna que se refiere a la industrializacién y dentro de esta ala prefabricaci6n y produccién en serie. Para esto se ha pensado partir de esta investigacién al desarrollo de diversas tecnologias para experimentar en materiales.

Sin embargo la atracci6n de muchos arquitectos por la evolucién tecnolégica en el ambito particularmente de materiales no ha sido bien aceptada en las cadenas de produccién industrial de elementos de construccién, generaimente para prefabricacién; esto debido a la falta de actualizacién en materia de tecnologia que se pueden aplicar direclamente a la soluci6n de problemas de este tipo.

Al igual de la falta de aceptacion y credibilidad por parte del usuario al desconocer y desconfiar de tos nuevos elementos ya sean materiales o técnicas de construccion los cuales requieren de un tiempo razonable para su aceptacién en forma comercial; esto debido a que los sistemas tradicionales de construccién en nuestro pais estan muy arraigados por falta de informacién de las nuevas tecnologias que pueden ser usadas de manera industrializada.

A pesar de todo, la tecnologia no solo ha estado siempre presente como medio productivo de ta construccién, sino que ha constituido un fin en si mismo por lo menos de manera funcional. La tecnologia ha inspirado y motivado muchas propuestas para solucionar parcial y totalmente los problemas de construccién tanto del pasado, presente y futuro, fo cual es un reto inmenso para todos los que intervenimos en la industria de la construccién.

La tecnologia dentro de! proceso de produccién de la construccién podemos mencionarla y aplicarla en numerosos casos, ya sea desde la realizacidn del disefio hasta los materiales, técnicas y costos a emplear, pasando por la aplicacién de técnicas de instalaciones, sistemas automatizados, de informatica, para control de la construccién y administracién de proyectos y obras; lo cual nos ayuda a entender el papel primordial de la tecnologia en ta industria de la construccién y en sus distintos grados de apticacion.

En muchas ocasiones la presencia de la tecnologia no obedece necesariamente a una tecnologia de punta® sino por el contrario a una tecnologia basica’ o sencilla lo cual genera soluciones de igual! importancia en materia de tecnologia aplicada.

En si tenemos muchas formas de reducir costos y aumentar calidad en una obra, desde la idea basica de ta promotora, el proyectista, el constructor y la intervencién del usuario, todo ello como un proceso cictico, que hacen que la tecnologia sea aplicable a procesos de produccién, para nuestro caso {os materiales, y particularmente del concreto. Los conceptos de la tecnologia del concreto son vigentes y compatibles con los sistemas constructivos actuales y del futuro, como suficientemente amplio en el sentido de proporcionar soluciones a la construccién. Manejando para nuestro propdsito principal el desarrollo de una variante de concreto ligero de tipo aireado, que sea compatible con el concepto basico de tecnologia que estamos manejando y con el medio ambiente, por su cualidad ecolégica que se propone. Lo cual da soluciones parciales a las demandas de costo y de oferta de materiales de construccién y lo cual en un futuro seré apticado de manera cotidiana.

Con to.anterior quiero decir que la tecnologia esta ahi, al servicio de nosotros y como arquitectos debemos usarla de manera coherente con nuestro medio y de manera racional, ya que es una herramienta basica lo cual hace posible fa mayoria de las actividades humanas. También es importante la investigacién de materiales y particularmente de construccién ya que es de donde surgen tas ideas que nos permiten poder realizar propuestas como la de ja presente investigacién que trata de utilizar y desarrollar una variante de concreto ligero y que tiene como hipétesis principal io siguiente:

5 Respecto al cardcter tecnoldgico, dichas materias primas se integran a materiales mayormente elaborados que presentan propiedades mecanicas que forman parte de sistemas constructivos definidos y estos a su vez ayudan al desarrollo y evolucion tecnoldgica. ° Con tecnologia de punta quiero nombrar a los adelantos mas recientes y sofisticados que se puedan aphicar a nuestra especialidad. ” Como su nombre lo indica es una tecnologia que no requere de los adelantos técnicos mds sofisticados si no a los de sentido combn que nos resuelvan Jos problemas de manera practica, ahorrando asi tiempo y dinero.

Si las materias primas como la ceniza volcdnica® y fas escorias® de zine son apropiadas tanto fisica y

quimicamente en combinacién con el cemento Portland y ef fapiti’® de origen volcanico, entonces obtendremos

un compuesto" éptimo para un concreto aireado que sea de muy baja densidad y de propiedades mecanicas

y férmicas suficientes para solventar diversos problemas en sistemas constructivos de tipo arquitecténico.

Por tanto el objetivo principal de esta investigacién es desarrollar un concreto ligero de tipo aireado por medio de propuestas de materiales distintos a los usados comunmente. Por lo que respecta a los objetivos particulares tenemos:

= Conocer jas propiedades fisicas y quimicas del material propuesto.

«= Hacer la mezcla adecuada correspondiente a la propuesta.

» Hacer los ensayes correspondientes a los especimenes elaborados. » Verificar ios resultados del taboratorio. » Comparar costos con similares. = Proponer aplicaciones de la propuesta.

Particularmente, la mezcla se realizé en el laboratorio de mecdnica de suelos de ia Escuela Superior de Ingenieria y Arquitectura del IPN, (debido a las complicaciones que se dieron en la UNAM durante el periodo de

toma de instalaciones), de manera que se lograra un material celular’? de peso ligero por lo que difiere del

concreto normal, utilizando un método de concreto aligerado por gas ya sea hidrogeno u oxigeno

principalmente. Técnicamente se propone introducir a la mezcla gas de hidrogeno mediante el polvo de Zinc o

de Aluminio (en escorias de estos metales como de corte y lima o de fundicion)* ei cual actia en combinacién

con la hidratacién del cemento Pértland dentro de la mezcla, formandose numerosas celdas o burbujas no conectadas entre si que ai evaporarse el gas durante el fraguado, estas, ceidas quedan vacias y hacen que se

aligere el material y aumente el volumen haciendo una menor densidad“ por cm.5

Se puede utilizar como agregado el desperdicio de la ceniza industrial’°, para nuestro caso seria desechos de la termoeléctrica del valle de México por la localizaci6n geografica y en caso concreto de la

propuesta el uso de las cenizas de origen voicanico del Popocatepetl asi mismo el lapilli, ademas desperdicios

de polvo de Zinc o de aluminio de industrias que trabajan con este material como fundidoras manufactureras

de productos de ese material y de igual forma, la pasta de cobre y desperdicios de fibras de acero, para fines de uso en algunos tipos de mezcla en casos opcionales.

El propésito de usar desechos industriales estriba en economizar la produccién al maximo por lo que se hace mas factible su comercializacion y su aplicacién, ademas de las ventajas técnicas como son: mecanicas,

de resistencia acusticas, térmicas, estéticas y ecoldgicas por su caracter reciclable y de aprovechamiento de desechos, particularmente en la propuesta. Ademas es mayormente factible de utilizar este material en

cadenas de produccién industrial y también en sitio, ya que es un material que se puede hacer también en

obra. Esto se expondra a detaile en el capitulo de las aplicaciones.

El contenido del trabajo se resume en lo siguiente: El capitulo primero trata principalmente de la exolicacién general de una variante del concreto definido como aireado, en donde se definen y clasifican sus

propiedades tanto fisicas y quimicas y en donde se plantea la posibilidad del uso de desechos industriales y

~ La ceniza volcdnica es un material piroclastico procedente de los volcanes que se encuentra en forma de polvo color oscuro y conticne fragmentos liticos o recosos 5 diversos minerales.

“Las esconias del Zinc son residuos o sobras que quedan al final de un proceso metaltirgico como el de fundicién

E] lapilli es una escoria yolcdnica en forma de pequefias rocas constituidas por materiales puzolanicos naturales.

Sustancia o material con propiedades definidas formada por materias primas también con propiedades tanto quimucas ¥ fisicas compatibles.

~ Se dice matermal celular como sinonime de maternal ligero. que contiene una estiuctura interna con celdas no conevtadas entre si

de 3a] 4mm de didmetro.

> escorids de metales se refieren a los desperdicios de la fabricacion y utilizacién de elementos de zine o aluminio 0 al

no proceso de obtencién de dichos metales como en siderurgias 5 fund:doras

una propiedad de los matenales que determina el peso.

i

“Fs el producto de combustion de materias primas utilizadas en provesos industriales y de fabricacion de productos como energia.

5

volcanicos para la propuesta en su elaboracién. El segundo capitulo trata propiamente de las consideraciones de disefio estructural que se deben hacer al utitizar y fabricar elementos o componentes dimensionados de este material, lo cual solo se expone de manera general ya que esta parte no pretende ser un manual para elaboracién de componentes con este material sino que se explican las consideraciones para un buen predisefio estructural y para observar las propiedades de resistencia y asf prever los alcances de! disefio. En el tercer capitulo se desarrolia la propuesta de la variante de concreto ligero de tipo aireado mediante pruebas fisicas de! material sobre especimenes, en donde se presenta la seleccién de materiales, los métodos de disefio de la mezcla propuesta y {fos resultados de dichas pruebas. En et capitulo cuarto se exponen fas aplicaciones del material de la propuesta tanto de manera general como de forma especial.

Los resuitados que esperdbamos al principio de ta investigacién era la obtencién de un méduto o elemento dimensionado y fabricado con este material de la propuesta y especificamente para su uso en paneles ligeros de tipo movible para divisiones de espacios arquitecténicos; debido a fos alcances del proyecto, esta idea qued6 plasmada de manera muy general en las aplicaciones del proyecto ademas por fa falta de equipo para dichas pruebas con elementos dimensionados como vigas, bloques etc. Y otros factores como el tiempo; por lo que se tlegé a enfocarnos al estudio del material de la propuesta y se obtuvieron valores de propiedades de resistencia mecdnica def material propuesto, y que por su manera de obtenci6n en donde interviene un desperdicio industrial derivado del Zinc decidi llamar a la propuesta de concreto ligero de tipo aireado con el nombre de Zincreto.

Las aplicaciones generales quedarén definidas mediante tos criterios de sistemas constructivos a emplearse y generalmente cuando se usan componentes prefabricados puede ser bien empleado dicho material por su capacidad de moldeo y densidad ademés de sus propiedades anti-corrosivas se puede lograr una reduccién en tos dafios de oxidacién de los refuerzos y accesorios metdlicos empleados en jos componenies; tales coma sistemas figeros de techos y pisos, muros, divisorios y de carga moderada asi como en aplicaciones especiales como en bévedas prefabricadas y elementos homogéneos especiales tipo mobiliario y otros componentes que se estudiaran en e! tltimo capitulo de las aplicaciones. Por lo que respecta a fa corrosion’? del acero en el concreto, la mezcla propuesta trata de establecer una proteccién adicional a la misma corrosién. Y como referencia tenemos que las primeras observaciones sobre la corrosién de acero en concreto se hicieron a principio de este siglo principalmente en ambientes marinos y plantas quimicas; sin embargo es hasta fa segunda mitad de este siglo cuando el estudio sistematico de la corrosién de los refuerzos metalicos en el concreto ha llegado a ocupar un lugar importante dentro de las investigaciones en el Ambito mundial, por la gran ocurrencia de prablemas en muchos tipos de estructuras y por fo elevado de los costos de reparacion y mantenimiento. Por tanto la presente propuesta proporciona una proteccién adicional al acero en el concreto, lo cual se explicara en el capitulo de las aplicaciones del material.

Su empleo en fa produccién de elementos y componentes prefabricados esta sujeio a la normalizacién de los sistemas de control de calidad de cada empresa manufacturera. El empieo del material en el sitio esta sujeta a responsabilidad del arquitecto o encargado de ta construccién de Ia obra.

La industria de la construccién es una de las que mas utilizan productos terminados para Ja realizacién de un solo producto, que se {lama edificio; por lo mismo utiliza numerosos materiales para su construccién por 'o que el estudio de fa propuesta que aqui presento debe aplicarse a tareas cotidianas por sus propiedades que se describen.

'" Es la modificacién del matenal mediante un agente principalmente externo del estado pasivo normal del medio alealino en un concreto armado con accro

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FUNDAMENTACION DEL MARCO TEORICO

Existe en México y en varios paises de Latinoamérica fabricas encargadas de la produccién de componentes prefabricados de este tipo de concreto como Contec y Lebel que son marcas registradas y con ello un alto indice de materiales que se usan; el concreto es una muestra comtn de estos materiales. Se habla de los nuevos materiales como polimeros’’ y metales para satisfacer jas necesidades de los sistemas constructivos del futuro, y se pone a veces en duda la utilizacion del concreto como material protagonista en los siguientes tiempos. Pero si consideramos al concreto con todas sus variantes y posibles nuevos materiales derivados de mezclas especiales, como es el! caso de los concretos ligeros y utilizando desechos de industria por ejemplo las cenizas y escoria de metales, tendriamos nuevas opciones para cubrir diversas necesidades principalmente en componentes industrializados de tipo prefabricado.

Actualmente el sector privado de fa construcci6n esta aplicando nuevas técnicas de construccion como sistemas prefabricados de paneles para techo y muro y diversas estructuras de tipo modular con varios materiales incluyendo el metal y el concreto ligero; en una medida que poco a poco resuelve parte del problema, pero no lo suficiente; el sector piiblico realiza esta tarea pero en menor grado todavia, por io que esta investigacién se propone establecer una base de la aplicacién de una variante nueva de un material especifico antes citado, mediante una propuesta, para llevar una ventaja en la construccién, en ciudades de acelerado crecimiento urbano en México. Y asi promover la aplicacién de las mismas y la utilizacién de materiales de este tipo en ia construccién como medida complementaria.

Ha habido cursos de cooperacién de México con Latinoamérica que han tenido como objetivo iniciar un programa de formacién, transferencia de tecnologia y desarrollos practicos pilotos"®, con lo cual se aspira a formar profesionales calificados en el desarrollo, manejo y mejoramiento de tecnologias industrializadas para la construccion. Incluso en México ha habido congresos de la tecnologia del concreto que la proponen como una asignatura de la licenciatura de ingenieria civil, ya que el concreto es e! material mas empleado en todo el Mundo (consumo anual de una tonelada por habitante) 8 y su conocimiento debe de ser conocido por todos los profesionistas dedicados a ja construccién y areas afines como el caso de la arquitectura, en apoyo al iMcYC? y de los industriales involucrados. El Instituto Americano del Concreto presenta la asignatura: “Tecnologia del concreto y laboratorio’”’, la cual ya se ofrece en la Universidad auténoma de Nuevo Leén. Sobre dichos cursos de cooperacién con Latinoamérica podemos mencionar el caso de Cuba con quienes se esta llevando un programa del estudio de materiales abrasivos para la industria del recubrimiento de piezas mecanicas.

Existen estudios en Europa para aplicaciones de materiales y elementos prefabricados, pero difieren en el sentido que dichos estudios se realizan en paises desarrollados los cuales tienen otros problemas y lo enfocan a conceptos con alto grado de automatizacién y lo que se busca resolver en México y Latinoamérica es crear materiales econdmicos que resueivan parte de los problemas de construccién y que se utilicen, como en nuestra propuesta, desechos de industria y energética. En el caso de Espafia hay un programa de estudio de materiales ceramicos en cooperacién con el instituto de materiales de la UNAM.

México y Latinoamérica son lugares en donde debe haber cooperacién cientifica y tecnoldgica, por lo que ultimamente se realiz6 una muestra en la ciudad de México en el World Trade Center en 1998, de tecnologia y utilizacion de la industrializacién de fa construccién, por lo que fa prefabricacién fue protagonista clave en esa muestra.

© Macromolecala consttuda por unidades moleculares repetitryas (mondémeros), sus propicdades dependen del tipo de mondmero 3 de Ja estructura de fa macromolecula Existen muchos polimeros tanto naturales ( caucho, polisacaridos, proteinas, etc.). como arunicales ( plasticos. fibras sintéticas, etc )

** Son pruebas experimentales las cuales sirven para crear prototipos \ meuir las propiedades, en nuestro caso en materiales, dentro de un sistema detenninado “CE Wuerpel, Aggregates for concrete (Washington. national sand and gravel Assoc. 1994) > Sigtas del Instituto Mexicano del Cemento v del Concreto. * duente Universidad Autonoma de Nuevo Leon. informacion con el secretario académico Ing. Javier Flores P vallop @ uanl edu my

Incluso con los concretos ligeros del mercado se han planeado proyectos viables de su realizacién de casas de interés social en solo 5 dias, a base de concreto celular térmico”’, con una empresa constructora en Saltitlo Coahuila; lo que ayudara a disminuir el déficit de vivienda que actualmente se calcula en 4 millones”. por lo que recientemente un grupo de inversionistas regiomontanos instalé en Monterrey una fabrica para este producto que es un concreto ligero (en una de sus variantes)

Respecto a una de las muchas posibles aplicaciones de este material, tenemos:

Dentro de un articulo™ el grupo Canale 3, de Francia, Boudon, Michel y Monnot - arquitectos, realizaron las viviendas para empleados de correos en Parfs, Francia en 1991.

Trata que {a investigacin de la conformacién de la vivienda responde a la voluntad del promotor de ofrecer a sus usuarios una vivienda de dos salas que pudiera adecuarse a la evolucién de la familia. fa solucién propuesta deja en manos de! usuario la compartimentacién det espacio segin sus necesidades mediante un panel pivotante de material ligero”?, situado sobre un eje de facil maniobrabilidad,

Marie Claire Bordaz, Pisos piloto (editorial Gustavo Gili, Espafia 1998).

FIGURA 1. - USO DE PANELES DE MATERIAL LIGERO Y PIRORESISTENTE

Cabe mencionar que del articulo anterior el ejemplo solo sefiala el material empleado para el panel, como un material ligero, por lo que en las fotos scio se muestra un bastidor que sirve de esqueleto para una cubierta formada por hojas aparentemente de vinilo en forma muy elaborada en donde el funcionamiento térmico y actstico es dudoso, por !o que uno de los propésitos de fa presente investigacién es obtener un material con caracteristicas térmicas, actisticas y mecanicas para su optima aplicacién. ( esto se estudiara en el capitulo correspondiente a las aplicaciones especiales)

Por otro lado hay trabajos relacionados a aplicaciones de prefabricados, pero la mayoria enfocados a sistemas que se han venido aplicando desde hace mucho tiempo por lo que el propésito es investigar nuevos casos de materiales y técnicas, ademas, y siendo un poco reiterativo en este sentido, fa posible variante de aigun material éptimo que responderia a una variante de concreto aireado con polvo de Zinc”, y agua

* Fl concreto celular es equivalente al concreto aireado y se caracteriza esencialmente por su gran comportamiento térmico y actistico,

? Tamayo P, De Ham, Criterio metodolégico para analizar el mercado inmobiliario habitacional, Geografia y desarrollo N° 16, Pag., 27, 1998.

* Boudon, Michel, Monnot, arquitectos, Pisos pilotos, Pag. 32, paredes méviles, 1998. ** Un panel de este tipo se constituye de material ligero el cual puede moverse sobre un eje para dar paso a espacios mas grandes y de mayor amplitud tal como se puede ver en la foto.

1] polvo de Zine se refiere a la escoria de la obtencién de este material que posce un grado de calidad de acuerdo al porcentaje en Zine puro.

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oxigenada, utilizando desechos industriales como agregados y otros ingredientes que se desarrollaran y estudiaran mas adelanie.

El hecho de crear nuevos materiales va ligado con aspectos de Fisica y Quimica, pero nos enfocaremos principalmente al disefio de una mezcla para la obtencién de un material y Su uso y aplicaciones, por lo que mencionaremos sus inicios el cual se dio como tal a raiz del racionalismo~’ y de la Bauhaus” con las nuevas aplicaciones de los materiales y sistemas que surgieron entonces.

El estudio del acelerado crecimiento de tecnologias es problema en todo el mundo pero principalmente de paises en vias de desarrollo como Latinoamérica y en especial nuestro pais, ya que existen muy pocos programas dirigidos especialmente a la construccién

Uno de esos pocos programas y proyectos de investigacién de materiales ligeros para construccidn, lo encontramos en la Unidad de Materiales del Centro de Investigacion cientifico de Yucatan (C.LCY. A.C), en donde se trabaja en el desarrollo de nuevos materiales asi como las técnicas para su procesamiento y/o reciclaje. Entre los proyectos de esta Unidad destacan aquellos destinados a los usos de materiales compuestos para la obtencién de materiales mas ligeros para construccién basdéndose en materiales tradicionales como el cemento Portland y no tradicionales como fibras naturales y poliméricas, ademas se realizan investigaciones de compuestos conductores que encuentran aplicaciOn para la deteccién de fugas de disolventes en ductos y contenedores; entre otros proyectos de investigacién de tipo ambiental y especiales.

México ingresa a la utilizacién y estudio del concreto prefabricado y de materiales a mediados de los ajios cincuentas y paulatinamente se ha desarrollado hasta nuestras fechas existiendo un rezago principalmente en el area de los materiales. Por tal motivo en 1966 surge un grupo de personas dedicadas a la construccion en varias ramas para el apoyo e impulso de los prefabricados en México llamado ANIPPAC. (Asociacion nacional de fa industria de la prefabricacién y el preesfuerzo.) y las instituciones diversas encargadas de estudios de materiales®,

Ha habido estudios dedicados a solventar el problema de estudios en materiales” aqui mismo en la UNAM y recientemente, pero desde mi punto de vista han fattado propuestas para un caso basico, me refiero a que se consideren las necesidades del lugar y de medios tecnolégicos para efectuar la propuesta, la cual se ileve a la practica cotidiana en el quehacer arquitectonico de manera inmediata y aunque sea de manera basica.

Se han realizado estas propuestas en América latina con la cooperacién de paises sudamericanos incluso se han realizado con Europa (especificamente Espafia) aunque con otros fines como de materiales para industria pesada, por ejemplo los recubrimientos para maquinaria industrial, entre otros estudios. En México se debe experimentar para solucionar propuestas basicas y aprovechar los recursos existentes para la propuesta antes mencionada.

En el caso especifico de México existen pocas investigaciones en el estudio de materiales para construcci6n. tal es el caso que en el Instituto de materiales de la UNAM no hay programas de investigacién para materiales aplicados directamente en la construccién. Por lo que opte por ir al laboratorio de materiales de la facultad de ingenieria de la UNAM y después al laboratorio de mecanica de suelos de la ESIA del IPN, en donde si es posible el estudio de estos materiales y su experimentaci6n, ya que consta del equipo y de las instalaciones necesarias para estos estudios.°"

Metndo ¢ incluso doetrina filesofica que su criterio de verdad es intelectual y deductivo \ no sensorial. en arquitectura se Hicorporan nuevos meétodos ¥ sistemas de construccién de acverdo al avance de la ciencia * Centro aleman de enseflanza de la arquitectura 5 artes afines fundada por W. Gropius en 1919 para mtegrar a la arquitectura con le modema tecnica industrial que parte del movinuente del racionalismo. ~ Fuente Camara de la Industria de la construceién * Sales ef caso de la tests de grado de materiales nano-esiructurados del Mtro Arq Ernesto Ocampo * Pas contacios empezaron con cl Dr Humberto Acedo del Posgrado de la UNAM \ posteriormente con el Ing, Armando Velasquez de la Escuela Supenor de Ingemeria \ Arquitectura del IPN.

Estos estudios se realizan principalmente en las plantas de las grandes manufactureras de materiales procesados para !a construccién y muchas veces se importan del extranjero. En el caso especifico del estudio del concreto el grupo Cemex a formalizado un proceso de innovacién a través del Centro de Investigacion y Desarrollo Tecnoldgico de! Concreto, creado en 1997 para mejorar Ja calidad de jos concretos premezclados, la empresa desarrolla nuevos productos y presta servicios, principalmente de concretos de alta resistencia. El centro ha janzado al mercado cinco nuevos productos: ademas de que tiene una de jas tecnologias mas avanzadas de América Latina ofrece capacitacién para todo tipo de ptiblico desde los albafiles y los maestros de obra; para ello tiene convenios con el INFONAVIT de capacitacién y actualizacién y con constructoras de viviendas para desarrollar conjuntamente productos que ayuden a reducir tos costos. Este centro es un de tos pacos junto con ei IMCYC dedicados a investigacion y desarrollo experimental como sustento de generacién de nuevas variantes de materiales y tecnologia para uso en la construccién.

También han hecho propuestas organismos ptiblicos como iNFONAVIT™? y empresas privadas dedicadas especificamente a la vivienda, para proponer sistemas y materiales que permitan disminuir el déficit actual de vivienda, aunque estas técnicas se aplican a toda la repblica en su mayoria sin tomar en cuenta el lugar y no se han tomado medidas particulares como pueden ser elementos surgidos de este material y por las ventajas de sus propiedades.

La presente investigacién en su propuesta practica y de forma general afirma que con fos concretos ligeros pueden aplicarse a diversos problemas constructivos en diversos géneros de edificios y con materiales de desechos de industria como alternativa de ahorro econdémico, y al mismo tiempo influye en la proteccién del medio ambiente por su caracter ecoldgico.

Por lo que concierne al concreto aireado y aligerado mediante procesos quimicos, es importante conocer sus antecedentes como referencia.

Este tipo de concreto ligero (concreto aireado) es un material de peso ligero y tiene como origen y

surgimiento de sus principios basicos de fabricacién aproximadamente 70 afios aunque comercial e industrialmente es mas reciente, lo cual nos da a entender que ha venido evolucionando en sus técnicas de fabricacién y apticacién y aunque aparentemente es un material de hace décadas, podemos decir que sus aplicaciones mas importantes se han realizado en los ditimos 10 afios™® como respuesta a los problemas de construccién de diversos géneros de edificios.

Su produccién surge en Suecia en 1929, y mas tarde se extiende su uso a varios paises Europeos como Francia, Holanda, Dinamarca, Noruega, Alemania, e Inglaterra y en América con Estados unidos y Canada. En Canada se empezé a fabricar de manera similar que en Suecia, ademas de manera paralela al surgimiento de este concreto, por fo que se puede decir que su origen se dio en Suecia en primer tugar y en segundo lugar en Canada.

El concreto aireado respondié a varios problemas de construcci6n tanto en climas frios como calidos, to cual indica su adaptabilidad, actualmente es utilizado en paises desarrollados como subdesarrollados con varios grados de construccién y tecnologia, ya que en muchos paises ha venido a competir de manera seria con jos sistemas tradicionales de construccién aunque esto se debe a condiciones especiales en dichos paises, como Estados Unidos, Suecia, Canada e Inglaterra.

En México quiza por Jas condiciones del pais no se jogre su uso a tal grado de sustituir materiales tradicionales al 100%, pero si tener participacién dentro de la construccién de forma comptementaria, por esa razon es importante conocer sus ventajas para su aplicaci6n.

® Articulo relativo a la actividad de INFONAVIT, Obras, revista de construccién, 1998, * Se ha mtensificado su uso a raiz de la explosion demogratica y el elevado déficit de vivienda en paises como Rusia Japon, China.

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Actualmenie las licencias de compafifas Suecas operan en mas de 30 paises en el mundo asi como de las canadienses. En México existe una planta en Monterrey Nuevo Leén perteneciente a CONTEC™* y tiene Oficinas de ventas en Texas y en et Distrito Federal, y otra en Tlaneplantla, Estado de México.

Se espera un crecimiento acelerado de la instalacién de varias plantas de este material en el mundo en los préximos 5 afios, incluyendo latino América.

Para el objeto de nuestro estudio es importante tener estos antecedentes como marco de referencia a nuestro caso practico de estudio ya que lo que se pretende en esta parte es realizar una variante con algunos componentes dentro de ja mezcla para obtener un concreto similar al industrializado actualmente ademas de una modificacién en el proceso de aireacién por medio de otro agente mas econémico al utilizado en la fabricacién de los similares; para tener una variante que se adapte a los problemas planteados. Lo cual trae consigo un desarrollo de una variante nueva. Ya que el minimo cambio en materias primas significa un cambio en las combinaciones fisico-quimicas.

Recientemente en Enero de 1998 se realizé un estudio comparativo del comportamiento térmico entre hoteles similares realizados con concreto ligero aireado Contec y otros hechos con revestimientos de madera: y se lleg6 a lo siguiente:

ESTUDIO”: REALIZADO POR: LABORATORIOS DE TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION, EN ILLINOIS, USA, ENERO DE 1998:

Se analizo la comparacién del rendimiento de energia de un hotel construido con Contec mexicana (concreto curado por aurociave)’* y 1evestimientos de madera en 8 localidades distintas. Las localidades incluian San Antomo, Houston, Fort Worth, Laredo, Browsville y El paso en Texas y otras tres localidades estadounidenses con - climas similares al de Guadalajara, Monterrey y el DF, E] andlisis fue realizado usando Visual DOE 2.5, programa de energia y un programa de simulacion de energia. El propésito fue determinar e/ valor R°’ de un hotel terminado con madera con costos de energia equivalentes a un afio y asi mismo para el hotel construido con concreto ligero Contec, en cada una de las 8 localidades. Las comparaciones fueron hechas inicamente sobre los costos totales de energia por afio (la eléctrica y de gas)

EI hotel analizado y construido con Contec, utulizando Bloc de 8" para muros exteriores y de 6" para muros interiores; el piso y el techo fueron construidos con paneles estructurales también de Contec de 7.87" de espesor, Mientras toda ta construccion del hotel con revestimiento de madera, variaba en su construccion en varios niveles de aislamiento. Los resultados de ios analisis indican que el hotel construido con Contec tuvieron costos de energia al afio similares 0 iguales a los construidos con revestimientos de madera con un mayor valor de R en sus componentes.

Se analizo el costo de la electricidad en impuestos de Estados Unidos en un $ 0.08 por Kilowatt/hora en promedio y el costo del gas natural en $0.56 litro.

Los costos de energia son similares o iguales entre los edificios, utilizando Contec o madera. Pero cabe mencionar que las condiciones de los hoteles fueron similares y caracteristicas en uso, clima, modelos parecidos, por supuesto los costos para la energia pueden variar en casos distintos de edificios y de climas.

Ce» una marca revistrada de origen Sueca que fabrica elementos prefabricados con concreto aireado “Garda y G Van Greem. “comparison of energy performance of a hotel using Contec materials and wood”, estudio tealizado por tshuraterios de fa tecnologia de la construcci6n Inc. en Iinois, USA 60077, direccién electronica. ww contec com Traducido por -\rq: Siveno Hermandes

is un proceso de curado de les concretos por medio de una camara de vapor a que actua a alta preston por medio de vapor

“Yd valor R, se refiere a la eapacidad de aislar ef calor en algunos materiales de construccin,

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CAPITULO |. - EL CONCRETO LIGERO AIREADO Y SUS POSIBILIDADES DE FABRICACION CON DESECHOS

RESUMEN En este capitulo se explican los principios y las generalidades del concreto ligero aireado, del cual se obtendra una variante desde su composicién en fa mezcla hasta sus caracteristicas y propiedades, resultando un concreto ligero de tipo aireado%, En la actualidad la variacién de

concreto aireado es el mas ulilizado de los ligeros, por lo que el presente trabajo presenta el desarrollo de una variante. El concreto ligero en general es un material de poca densidad que tiene gran utilidad en la construccién y proporciona cada dia mas una opcion generada de la tecnologia mundial al servicio de la industria de la construccién, incluyendeo a México. También en este capitulo se presenta la imporfancia que tiene fa utilizacién de materia prima para la fabricacién de la Propuesta planieada; dicha materia prima proveniente de desechos de industria como la energética, la metalurgica, y entre otras donde ia biomasa pasa a ser ceniza pulverizada, componente esencial para la mezcla propuesta, ademas de desperdicios de industria4! de aluminio y desechos de Zinc. Todo ello forma parte de la materia prima para el desarrollo de la presente variante de mortero o concreto alreade que tendra muchas aplicaciones a ta industria de la construccién.

1.1.-.DEFINICION DEL CONCRETO LIGERO Y SU COMPARACION CON EL CONCRETO NORMAL

E! concreto ligero a diferencia del concreto normal es mucho menor en peso volumétrico” y densidad y se emplea por razones técnicas distintas ademas de econémicas, en sistemas de construccién 0 como compiemento a estos.

El rango usual del concreto normal en su propiedad de densidad esta entre 2, 200 y 2, 600 Kg./m3; para el concreto ligero esta propiedad oscila entre 300 y 1, 800kg. /m3.

En las construcciones de concreto el peso del material representa una gran proporcion de la carga total sobre la estructura del edificio y hay muchas ventajas en reducir la densidad del concreto, siendo fa ventaja principal de dicha reduccién ef empleo de secciones de menor tamafto y la correspondiente reduccién del tamafio de los cimientos. Ademéas con el uso de concretos ligeros {a cimbra soporta menor presién cuando e! material se utiliza in situ, y cuando se utitiza con prefabricados el proceso productivo es mas rapido, ya que los bloques y paneies construidos con material ligero son mas faciles de manejar y de montar en la obra. Asi mismo, el concreto ligero proporciona mejor aistamiento térmico y mejor comportamiento actstico y contra el fuego que el concreto normal.

Es importante mencionar que estas diferencias no hacen mejor a un material sobre otro, sino que se trata de explicar las ventajas y caracteristicas que ambos materiales poseen para aplicarlos en la construccién, dependiendo de Io que se quiera hacer.

* Concreto ligero de tipo aireado, se refiere a un material derivado de mezclas de conereto con una densidad aproximada de 1/3 del concreto denso normal, y se dice aireado porque se aligera mediante gas, para nuestro caso gencrando hidrogeno mediante mn agente expansor, el Zinc para la presente propuesta. En todos los casos se genera aire o gas mediante agentes determinados que varian de Ja propuesta de la variante.

» Es el material que contiene un grado determinado de diéxido de carbono ain sin sufrir ninguna combustién, lo cual tiene que scr liberado de todas formas. “Es la ceniza que ha pasado por mallas o tamices determmnados para su selecvién y se presenta en un polvo muy fino. (medido en micras) " Son los desechos que genera cualquier industria de los cuales muchas toneladas pueden aprovecharse y reviclarse. ® Indica el peso del material en m?

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Todos conocemos muy bien las ventajas y los usos del concreto normal, pero es importante mencionar y conocer una variante de concreto de baja densidad, la cual posee caracteristicas especiales para su uso y aplicacién: ya que cada variante cambia en su composicién y propiedades, tal es ei caso de la presente propuesta que lleva varias ventajas sobre los concretos ligeros del mercado.

El concreto ligero puede usarse de manera estructural en forma moderada para la construccién de edificios de hasta 4 niveles, utilizando el material de manera total e integral. Puede usarse también como envolvente para el cerramiento de edificios de mayor altura, siempre y cuando se consideren los coeficientes sismicos y fas consideraciones previas de disefio.

Por lo que corresponde a las mezclas de estos materiales, ef concreto ligero a diferencia del concreto normal no posee agregados gruesos, por lo que su densidad y resistencia a la compresién son relativamente bajas. Existen varias formas de aligerar concreto; lo cual fo veremos mas adelante. En si, el concreto normal es el mas usado y mayormente conocido; pero para fines especificos se recomienda el uso de materiales mas ligeros, para este caso una variante de concreto ligero de tipo aireado.

1.2.-CLASIFICACION DE LOS CONCRETOS LIGEROS

Existen 3 métodos generales para producir concretos ligeros:

En el primero se emplea agregado ligero poroso de baja densidad, en vez de agregado normal o grueso; el concreto resultante se conoce como concreto de agregado ligero.

El segundo método para producir concreto ligero consiste en formar burbujas o cavidades dentro del concreto, mediante la inclusi6n fisica o quimica de gas; a este se le conoce como concreto aireado o celular.

El tercer método es simplemente una mezcla en donde se evita el agregado fino, y utilizando agregado grueso se forman grandes cavidades que aligeran el material de su peso respecto al volumen: a este se le ama concreto sin finos, y no se le considera de importancia para la edificacion.

Por lo tanto se clasifican asi:

-De agregado ligero

CONCRETO LIGERO -Concreto aireado

-Concreto sin finos

TABLA 1. - CLASIFICACION GENERAL DEL CONCRETO LIGERO

EI que nos interesa a nosotros, para el presente trabajo, son los del tipo aireado o celular.

Entonces practicamente fa disminucién de la densidad se obtiene principalmente, mediante la presencia de cavidades dentro de la mezcia; como ya habiamos mencionado que dichas cavidades reducen un tanto a la resistencia del material. pero en muchas aplicaciones no es necesario una alta resistencia.

En general el concreto ligero es un poco mas costoso que el concreto normal; pero para el caso de la presente propuesta este problema se elimind, ya que se utilizo desechos de industria como parte de la materia prima a utilizar y se restaron dos pasos en el proceso de elaboracién del producto en precolados, lo cual ayud6 considerablemente en fa disminucién de los costos de produccién. Dichos pasos eliminados, ya los hemos

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mencionado y se refieren a la sustitucién del curado de autoclave* por ta incorporacién de tapilli” de origen volcanico, lo cual hace tas veces del curado a alta presion, proporcionando una mayor resistencia a ja contraccién; y el otro paso ta disminucién del proceso de recubrimiento anticorrosivo en componentes precolados, por ta incorporacién en ta mezcla de agentes anticorrosivos, tal es el caso de la pasta de Zinc, uiilizada también en los procesos de aireacién.

EI conereto ligero también se puede clasificar de acuerdo al uso que se la va a dar, tal y como lo muestra la siguiente tabla:

-Losas para piso y techo CONCRETO LIGERO ESTRUCTURAL -Muros y elementos de carga.

-Muros divisorios. CONCRETO LIGERO NO ESTRUCTURAL. -Para fines aislantes y similares.

TABLA 2, - CLASIFICACION POR USOS GENERALES.

RESISTENCIA A COMPRESION CONCRETO LIGERO =176 KG,/CM2 ESTRUCTURAL.

DENSIDAD =<1800 KG/M3

SEGUN NORMA ASTM C 330-77

7- 70 KG/CM2 CONCRETO LIGERO NO ESTRUCTURAL.

=<800KG/M3 k Térmico<0.3 J/m2 s grados c/m

TABLA 3. - CLASIFICACION POR USOS SEGUN LA NORMA ASTM C 330 ~77.45

8 Autoclave es el proceso de curado de conereto prefabricado mediante vapor a alta presiéa.

“Es un agregado ligero de origen volcAnico constituido por fragmentos rocosos ( de 3 cms. de didmetro como maximo) que contienc principalmente silice y restos de minerales de origen volcanico y se encuentra en betas abundantes en las faldas de los volcanes lo mismo que la ceniza.

Norma ACI del Instituto Americano del Conereto, que clasifica una serie de aplicaciones del concreto ligero.

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.3-AGREGADOS LIGEROS

El agregado ligero*® da como resultado una baja densidad; algunos son de origen natural y otros se fabrican.

AGREGADOS NATURALES: Diatomita, piedra pomez, escoria, ceniza voicanica y la tufa, entre las mas importantes. Todos son de origen volcanico excepto la diatomita.

AGREGADOS ARTIFICIALES: se provoca la expansién por medio de calor o enfriamiento de: arcillas, esquistos, pizarras, perlitas, vermiculitas etc., entre otras materias primas semejantes,

En la presente investigacion de acuerdo a la analogia realizada entre agregados naturales de cenizas volcanicas con el uso de cenizas de altos hornos y de desechos de industria que se propone para el desarrollo de la variante dei material en laboratorio, se propone su uso para el concreto ligero de tipo aireado; en combinacién con otros desechos como el de polvos de desperdicio de minerales, particularmente el aluminio y de Zinc: {o cual proporcionara al material propuesto consistencia en la mezcla para mejorar la resistencia a la compresion, reducir la contraccién”” por secado y mejorar la trabajabilidad“® del material.

CONCRETO AIREADO; DEFINICION, FABRICACION Y PROPIEDADES

1.4, -DEFINICION DE CONCRETO AIREADO. - Es un material celular de peso figero. Es diferente a otros concretos en cuanto a que normalmente no contiene agregados gruesos; se le puede considerar como un mortero aireado.

Normalmente el concreto aireado se obtiene introduciendo aire, u otro gas, en una mezcla de cemento Portland y arena fina, y permitiendo que fragie en estas condiciones. Comercialmente existen muchas variantes y puede utilizarse también 1a cal como aglutinante y otras arenas e incluso cenizas como agregado fino, y una gran gama de posibles agregados, tanto naturales como artificiales.

Generalmente los elementos de concrete aireado se hacen en prefabricados y son curados en planta mediante el proceso de autoclave o curado con vapor a alta presién, pero este proceso de curado es muy caro, por to que se buscara otra opcién para precolados de bloques y elementos como paneles para techos, losas, muros y pisos, elementos decorativos como dinteles, cornisas, etc.

TECNICAMENTE. - Es una mezcla especial de concreto preparada principalmente para elementos prefabricados. y es actualmente aceptada en todo el mundo en diversas asociaciones.

La elaboracién tradicional de este tipo de concreto empieza mezclando cemento Pértland, cal, arena silica, agua y pasta de aluminio Se vacia la mezcla en moldes de distintas dimensiones segUin se requiera para el elemento a prefabnicar y Si es necesario se arma con acero de distintos calibres La pasta de Aluminio reacciona con los efectos de hidratacion def concreto fo cual produce millones de pequefias burbujas de gas de hidrdgeno lo cual expande la mezcla aproximadamente cinco veces su volumen original, dependiendo del porcentaje de aireador a utilizar, entonces el hidrégeno se evapora dejando atras las células de la estructura cerradas Entonces este se retira del molde.

E\ material es curado mediante vapor en un sistema denominado de Autoclave en un proceso de sobre compresion. Resulta un concreto que tiene como caracteristicas un peso muy ligero, resistencia, buen comportamiento técnico y actistico, resistente al fuego y dimensionalmente mas estable que el concreto normal. Pero como ya habiamos mencionado es un procedimiento muy caro ef autoclave.

” Funciona igual que cualquier agregado dentro de la mezela de concreto 4 su didmetro es simular al del agregado grueso, pero su peso es de muy baja densidad como el lapilli, la piedra pémez 0 el tezontle “Fa contruccion en el concreto es una anomalia que se presenta al agnetarse el matenal “1 a trakayabilidad del material se refiere a que en estado himedo este se pueda mezelar y vaciar correctamente en los moides

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En la estructura de este tipo de concreto se forman cristales microscépicos de un mineral semejante al Silicato de calcio™, lo cual proporctona muchos beneficios en las propiedades del material. Entre otras caracteristicas es compatible con otros sistemas constructivos al igual que el concrete normal.

Respecto a la produccién de este material en México existen algunas plantas especificamente en el Estado de México y Nuevo Leon. Y En &.U.A y Canada existen numerosas fabricas de este material debido ala demanda que esta teniendo. Y se cree que en México puede incrementarse su uso en la construccién de edificios de todo tipo; cabe mencionar que en México se usa como elementos de fachadas y tableros de adorno en muros y plafones,

Este concreto es de facil trato y no requiere de mano de obra especializada para su aplicacién. En los estados unidos es el material mas usado después del concreto normal y la madera, en el genero de fa edificacién.

Este material no daiia el medio ambiente ya que es fabricado con materiales crudos o naturales que se combinan con el aire sin dafiarlo y son ademas reciclables y se pueden utilizar en la elaboracién de otros materiales para construccién. Su estabilidad fisica y su excelente adhesion permite que sea confiable en zonas de terremotos y huracanes, siempre y cuando se disefie para ello de manera conjunta con otros sistemas de construccién, ya que inclusive ha sido probado en Florida y Texas.

Respecto a su trato se pueden trabajar formas escultéricas ya sea en forma manual o computarizada ya que este material permite ser esculpido en su superficie; también tiene ventaja en la reduccién de los tiempos y costos de construccidn si se utiliza en forma prefabricada. Este material tiene la caracteristica de que se puede cortar manualmente con serrucho y se le puede dar cualquier forma por caprichosa que esta sea.

Por fo que se prevé que se sequira fabricando este tipo de concreto y surgiran nuevas variantes de é| y con estos nuevos sistemas o elementos constructivos Utiles en la edificaci6n.

1.4.1. - Generalidades Lo que se ha denominado concreto aireado™ en Inglaterra y América, se puede definir con una mezcla

mas 0 menos homogénea de silicatos en granos finos, que contienen pequefias celdas de aire no comunicadas entre sj. En el continente Europeo los términos "concreto aireado” y “concreto espuma’ distinguen a ta forma de fabricacién del concreto aireado.

CONCRETO LIGERO CONCRETO NORMAL.

FIGURA 2. -CORTES TRANSVERSALES DE ESPECIMENES DE CONCRETO LIGERO Y NORMAL.

En su fabricacién comercial et concreto aireado siempre contiene una proporcidn considerable de material silicoso en forma de polvo de silice, esquistos quemados y motidos y escorias de alto horno. Tales ingredientes silicosos funcionan en parte como un relleno y en parte como un reactive quimico, con el aglutinante que puede ser cemento Pértland, cal o bien una mezcla entre ellos, esto se tratara mas adelante.

® Los silicatos de calcio son los componentes més abundantes en los cementos Pértland; y se componen de estructuras de calcio y silicio lo cual forma dicho compuesto. © EI conereto aircado tambign se te conoce como coneteto celular.

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ote: Silverio Hernandez Moreno, México, 2000.

FIGURA 3”. - ESPECIMEN CILINDRICO DE CONCRETO LIGERO DE TIPO AIREADO DE LA PROPUESTA (ZINCRETO)

Mediante unos ajustes apropiados en la dosificacién de los ingredientes a emplear y el método de fabricacién, el concreto aireado puede producirse con un limite de densidades entre 400 y 1440 Kg /m3, y al mismo tiempo sus propiedades variaran. Aunque el concreto aireado es funcionalmente un concreto su composicién es muy diferente a la del concreto comin, en si, generalmente viene siendo un mortero, este ha tomado muchos nombres debido a sus posibles variaciones, incluso en la presente investigacién se propone una variante de este material, la cual la veremos mas adelante.

Esta diferencia fundamental con el concreto convencional en composicién y estructura es la que conduce a la combinacion de propiedades que caracterizan al concreto aireado, y la diferencia entre ellos se da en su composicién principalmente en su peso y densidad debido a ja composicién.

El concreto aireado se usa de dos maneras: en unidades precoladas y en unidades coladas en sitio; Jas unidades precoladas incluyen bloques y paneles de construccién y son normaimente curadas con vapor a alta presion en el proceso llamado de Autoclave, como ya lo habia dicho, y el material colado en sitio es necesariamente curado a la presién atmosférica normal o al aire. Esto implica una diferencia importante ya que debido a este curado con vapor a alta presién, es posible obtener un material realmente ligero con caracteristicas de resistencia y contraccién por secado bastante aceptables.

El concreto curado al aire tiene a menudo una resistencia menor de la mitad que la de los concretos de la misma densidad curados en autoclave, y muestran una contraccion por secado mayor y mas dajiina que los elementos curados en autoclave. Mas atin, en el concreto aireado curado al aire no se puede utilizar cal como elemento aglutinante, sino que debe de ir acompafiado de cemento Pértland

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Las unidades precoladas o prefabricadas se producen comerciaimente como simples bloques o como unidades reforzadas, como: muros, losas, techos, pisos, dinteles, etc. El concreto aireado colado en sitio se utiliza para plantillas aislantes en azoteas revestimientos de tuberlas y otros usos en donde se tiene que regular la conductividad térmica y no una alta resistencia ni una baja contraccién por secado. El concreto aireado precolado se produjo originalmente solo en bloques para construccién, y aunque algunos productores han fabricado unidades reforzadas durante muchos afios, la produccién de bloques todavia representa la mayor producci6n total de este material y puede continuar asi por algunos afios mas, al menos que surjan nuevas técnicas y nuevos elementos para usos en la edificacién. No obstante que estos bloques son de gran ayuda para fa industria de la construccién en cuanto a que reducen enormemente ef peso muerto™ de las estructuras y representan ahorros considerables en las cargas por manejar, este tipo de concreto podra ofrecer todavia ventajas en fa construccién, por eso es importante la investigacién con estos materiales hist6ricamente de hace varias décadas pero técnicamente y por sus aplicaciones, nuevo.

Con el uso de unidades reforzadas de gran tamafto, la introduccién de unidades con densidades de alrededor de 500 Kg /m3 como elementos de carga, han impulsado definitivamente a esta forma de construccién en paises donde el continuo aumento del costo de construccién afecta a la industria.

A las ventajas de este material de bajo peso deben afiadirse la de su baja conductividad térmica, para el clima en México y en la mayoria del mundo ningun otre material ademas de la madera proporciona un aislamiento térmico de magnitud tan grande.

1.4.2. - Historia del concreto ligero aireado

Los principios basicos para la fabricacién del concreto aireado han sido conocidos y entendidos desde principios del siglo, pero la produccién comercial organizada surge en 1930, cuando se erigié en Suecia una fabrica para producir este material usando un proceso basado en el trabajo de Axel Eriksson. Desde esas fecha se ha notado un gran progreso en el desarrollo del concreto aireado y actualmente en Suecia su uso es tan extenso como para opacar a cualquier otro material de construccién.

No solamente en Suecia ha ocurrido este gran desarrollo, la produccién mundial de una cierta marca de este producto se ha triplicado en tos tiltimos 10 afios. Este uso mundial det concreto aireado en zonas que varfan en climas desde el artico hasta el Ecuador, indica su adaptabilidad a un amplio limite de condiciones climatolégicas. El concreto aireado se utiliza hoy en dia, tanto en paises subdesarrollados como en paises de un alto nivel de construccién y tecnologia, donde usuaimente compite con materiales ya tradicionales consolidados desde ef punto de vista técnico,

Es claro pues, que con el uso de este tipo de concreto se obtienen ventajas tanto técnicas como economicas. sin embargo cabe hacer notar que en su pais de origen, Suecia, existen ciertas condiciones que fueron favorables para su desarrollo: Primeramente en Suecia no existe una produccién de tabiques que sea comparable con la de la industria tabiquera de inglaterra o de América latina, por ejemplo ja cual produce tabiques muy baratos en grandes cantidades; Segundo, el clima en Suecia es realmente severo durante casi todo el afio, para que el aislamiento térmico sea uno de los requisitos principales de los materiales de construccion, tercero, la madera en Suecia se ha vuelto muy cara ya que se exporta a muchos paises por lo que se prefiere usar el concreto aireado y que ademas posee muchas de las propiedades de la madera, ya que el concreto ligero aireado es tan liviano como la madera, y como ya lo habia apuntado este puede ser aserrado, labrado, cepillado, atornillado y clavado, aunque carece de la resistencia a la traccién que tiene la madera e} concreto aireado tiene una gran ventaja sobre la madera: no es combustible.

Las licencias de !as compafiias Suecas operan en cerca de 40 paises, ademas hay otras compafias que trabajan en forma independiente ya sea en fabricas en Inglaterra, Canada o Estados Unidos, y ademas hay contratistas que producen este material en sus obras para utilizarse colado en sitio.

* ET peso muerto en tos edificios es el peso propio de la estructura y acabados sin considerar mobiliario ni gente. * Axel Eriksson realiz6 las primeras mezelas de concreto aireado o celular, mediante procesos de inclusién de aire.

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1.5. -FFABRICACION

Como ya hemos visto el concreto aireado se fabrica mediante la introducci6n de aire u otro gas en una mezcla de cemento y arena o cualquier material silicoso, de manera que cuando la mezcla se endurezca se forme una estructura uniforme celular.

Hay varios métodos para que las celdas de aire o burbujas se puedan formar en el interior de la mezcla, de los cuales los principales se pueden describir ast:

1 Por la formaci6n de gas por medio de una reaccién_quimica_dentro de ta masa durante su estado liquido o plastico, en forma muy semejante en la que e! bidxido de carbono se forma y se usa en la aeractén de pan y otros productes horneados

2 Por medio de fa introduccién de aire ya sea agregando en la mezcladora una espuma estable preformada parecida a la usada para combatur ej fuego o incorporando aire por medio de batido (con la ayuda de un agente inclusor de aire) en la misma forma en que la clara def huevo puede ser batida para formar una crema ligera 0 espuma.

Ei que se va emplear en esta investigacién es el primero, que es el méfodo de aireacion interior, agregando_a la mezcla un metal finamente pulverizado, (usualmente el aluminio, pere para fines de experimentacion se utilizara polvo de Zinc el cual es mas barato y tiene propiedades muy semejantes y otras del aluminio que ayudan a completar el proceso quimico necesario, para la produccién de gas y de burbujas: también se tiene pensado otros medios como la_utilizacién de escoria de fundicién de aluminio Oo aqua oxigenada dentro de la mezcla, lo cual también forma burbujas de aire, pero esto se vera en el capitulo correspondiente a la variante de concreto ligero de tipo aireado.)

Continuando con un método de aireacién interior utilizado comercialmente en donde se usa el aluminio, este reacciona con el cemento que ha sido usado como agente aglutinante, y la formacion de gas se puede ilustrar en la siguiente ecuacién quimica:

2Al +3Ca(OH)2+6H20 3Ca0.41203 (6) H20 + 3H2 I Polvo de Cal hidratada (si se utiliza solo cal) Aluminato tricdlerco Hidr6geno, Aluminio hidratado

De los diversos métodos para generar gas, el que tiene mayor importancia practica actualmente en la manufactura de elementos prefabricados es el procesc con polvo de aluminio. Los métodos de aeracién por medio de espuma se usan poco en la fabricacién de elementos precolados, pero es mas usado en la fabricacién de concreto aireado colado en el sitio.

El curado con vapor a alta presién es apropiado en ta fabricacion de concreto aireado de primera calidad y cuando se usa cemento como aglutinante y es esencial cuando se usa cal. Cuando se usa el cemento como aglutinante el curado con Autoclave es importante para mejorar las caracteristicas del concreto aireado; en cambio cuando usamos Ia cal es primordial que el curado se haga con vapor a alta presién en una autoclave para producir la reaccién de los materiales silicosos. Se recomienda usar una combinacién entre cemento y cal para el aglutinante del material compuesto. En los dos casos de aglutinantes ya sea cal o cemento, existe una reaccién que se llama matriz de liga”,

En realidad en nuestra mezcla podemos utilizar muchos ingredientes que por experiencia o experimentacién podemos mejorar el resultado del material, pero en este trabajo nos enfocaremos a utilizar ingredientes que sean econémicos, producto de desperdicios industriales y que ademas contengan las caracteristicas apropiadas para conformar el material deseado™.

Dentro de la produccion comercial de unidades prefabricadas y ademas curadas en autoclave se usa principalmente como agregado fino arenas y rocas molidas como la vermiculita y otras de ese tipo, pero para

* Matny de hga es princapalmente el silicate monocalcico hidratado, esto debido a las reacciones quimicas de los agentes humectantes en el proceso de curado, prncipalmente el agua. con la reaccion alcalina del cemento o silicosa de la cal ~ Ver en Jos anexos las fichas técnicas relacionadas con dichos materiales obtenidos de la propuesta

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nuestro caso utilizaremos ceniza de tipo de desecho industrial producto de fa termoeléctrica del valle de México, o en su caso cenizas de origen voleanico, como agregado que ademas nos evita la molienda y seleccién del agregado comin en este tipo de material. Mas adelante en el capitulo correspondiente al desarrollo del material expondré ta materia prima a utilizar asi como las mezclas y los procedimientos técnicos de dicha experimentacion hasta llegar al objetivo principal del producto final.

A continuacién mencionaré brevemente el proceso de prefabricacién industrial de componentes constructivos, como parte de la fabricacién de los concretos aireados y sus aplicaciones comunes de! mercado actuales como antecedentes a la propuesta final.

Primero en una mezcladora se pone el aglutinante (cemento) con el agregado, que para nuestro caso sera la ceniza pulverizada y el agregado de lapilli y otros ingredientes que funcionan como agentes aireadores de la mezcla, como en nuestro caso, la pasta de Zinc 0 en su caso ef agua oxigenada, o ya sea fa escoria de fundicién de metales como aluminio y por titimo el agua; todo esto se mezcla y se lleva a los moldes donde se vacian solo en un porcentaje del recipiente ya que al momento de gasificarse o airearse el volumen aumenta y se llenan conforme va fraguando; previamente al lenado de moldes estos se arman segun las piezas a prefabricar lo cual es un trabajo aparte porque requiere de armar y soldar el acero que sirve para armar. En esta parte mediante la propuesta de Zinc en la mezcla, se disminuye ef uso de recubrimientos anticorrosivos en e] acero, ya que la propuesta del material evita la corrosién casi en un 50%, (ver en las aplicaciones especiales), por lo que en este paso también se ahorra tiempo y dinero, después del vaciado en los moides estos pasan ya dimensionalmente cortados y armados, a la c4mara de autoclave en donde son sacados y retirados del moide y se llevan a almacenar.

Existen muchas recomendaciones que por su naturaleza técnica omitiremos por el momento y nos enfocaremos solo al proceso de prefabricacién industrial, el cual cada dia toma mayor importancia en Latinoamérica. (refiriéndonos a la entrada a ia industrializacién de paises en vias de desarrotlo)Ahora, refirigndonos a {a produccién en serie de dichos Componentes de construccién, debemos tomar en consideracién que las fabricas deben de contener ta suficiente infraestructura Para su operacién, ya que con maquinaria nueva y automatizada solo son necesarios unos cuantos empileados para su operacién; por lo que el] costo de instalacién es muy grande para las economias del tercer mundo pero el desarrollo industrial aun en paises en vias de desarrollo esta influyendo y cada vez son mas las plantas de este material que trabajan en estos paises.

A continuacién se muestra un esquema basico de producci6én industrial del material:

“>

MEDICION DE COMPONENTES DE LA MEZCLA PROPUESTA

MEZCLADO

|

LLENADO DE MOLDES

RIGIDIZACION DE LOS MOLDES

oo

CURADO Y SECADO

[ SACADO DE MOLDES -=ofALMacenave

FIGURA 4, - PROCESO BASICO DE PREFABRICACION CON CONCRETO AIREADO (OPCION PROPUESTA)

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Cabe sefialar que en ei proceso anterior estamos proponiendo diversos cambios al usado normaimente en las fabricas de este material, ya que nosotros proponemos en la parte de los agregados a la ceniza pulverizada de los desechos de industria energética de la planta dei valle de México, la cual produce varias toneladas de este material al mes; ademas incluye en el agregado el lapilli de origen volcanico, el cual puede ser explotado de las faldas de los volcanes, los cuales se agregan junto con la ceniza y una pequefia parte de arena a la mezcladora, en esta parte se evita, la molienda de agregados como arenas y rocas de tipo ligero. En la parte que se menciona como otros aditivos se incluye la pasta de Zinc que es el agente aireador junto con el agua oxigenada, lo cual industrialmente es econdmico. Posteriormente, en la parte de preparacién de los moldes se evita la aplicacién excesiva de recubrimiento anticorrosivo en el acero de refuerzo, ya que la mezcla debido a sus componentes fisico-quimicos adquiere propiedades ante la corrosién. Por to que se adquieren beneficios econdmicos y de tiempo mayores a los usados actuaimente en ta mayoria de las fabricas.

Pareciera que este material solo puede ser usado en procesos de prefabricacién y produccién en serie, pero por la calidad de sus propiedades puede aplicarse hecho en obra, aunque sin las ventajas del curado por autoclave, lo cual es imposible llevar a la obra, pero que puede ser sustituido en tal medida con el uso en mayor proporcién de lapilli o de jales de minerales en su caso, lo cual mejora ia contraccion por secado en el momento del curado, que es una de las principales ventajas del curado a alta presion.

Para producir concreto aireado in situ es importante considerar la resistencia de los elementos a construir, los cuales deben ser elementos secundarios. Se pueden hacer convenientemente por alguno de los métodos de espuma para lo cual basta contar con un equipo portati! relativamente barato, tal método es el llamado de espuma preformada, este método consiste en hacer una lechada de cemento y arena (0 el agregado sefialado en la propuesta), y colocarla en la mezcladora de concreto comin a esta se le introduce una espuma estable formada en un generador de espuma especial, por medio de un agente espumante, por lo que se continua el mezclado hasta generar una mezcla homogénea y asi formar las celdas en la mezcla, pera después colar en el sitio deseado; para nuestro caso, en lugar de agente espumante el cual es caro, se usar Zinc o la escoria de fundicién del mismo, lo cual es mucho mas barato.

Una variacion de este _método es agregar al mortero en la mezcladora una emulsion inclusora de aire lograndose que este se gasifique en el mezclado. Las propiedades mecanicas de estas mezclas dependeran de los proporcionamientos de los componentes de las mismas, en su previa preparacién.

En un breve resumen dentro de Ja propuesta se ha pensado en la disminucion de costos del proceso de produccion y aplicacién de este material y esta variante de concreto aireado; ademas de utilizar en su fabricaci6n desperdicios de industria y energética, lo cual implica un ahorro en materia prima, se esta considerando disminuir 0 acortar las etapas de produccién, como por ejemplo: en la eliminacién de la molienda del agregado que se utiliza con frecuencia en fa produccién de este material y también se evita el tratamiento anticorrosivo debido a las ventajas fisicoquimicas de la mezcla que se analizaran mas adelante, en Ja parte experimental, y también algo muy importante, que es que por lo general el proceso de curado por autoclave utilizado en la produccion de piezas para componentes prefabricados para construccién o curado por vapor a alta presién, es muy caro debido al tamafo de las autoclaves que solo algunas fabricas poseen, por lo que se propone incorporar a la mezcla, directamente al agregado, lapilli de origen volcanico para consolidar la mezcla © en Su Caso Ia incorporacién de desperdicios de minerales de altos hornos y sustituir asi el proceso de curado por autoclave casi en un 80%, por lo que se ahorra tiempo y dinero en el proceso completo. Técnicamente la sustitucion del autoclave con polvo de lapilli, significa que el material se hace mas resistente a la compresion y a la contraccion por secado, asi mismo cuando se incorpora polvos que contengan silices nos da los mismos resultados, de ahi la ventaja y ia aplicacién de la presente propuesta como variante de material de concretos, especificamente de concretos ligeros.

El proceso de produccién para nuestra propuesta estara determinado por las materias primas a utilizar para la obtencion del material compuesto que se propone.

Cabe sefialar que en el mercado existen materiales similares desarrollados desde hace 50 aiios y que se ha demostrado que funcionan en la construccién en varios paises incluyendo México recientemente, y que tienen muchas aplicaciones tanto de manera prefabricada o en sitio, Tal es el concreto que se conoce comercialmente como celular por fa aireacion que se realiza en su obtencin, y este material seria muy familiar

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al que estamos proponiendo con la diferencia det procedimiento de produccién y de las materias primas a utilizar, cuyas propiedades pueden variar de un 0 a un 20% solamente, (o cual no es mucho entre materiates similares; por lo que hace a la propuesta interesante para su empleo en la construccién arquitecténica de distintos tipos de edificios lo cual se vera mas a fondo en Ia parte de las aplicaciones.

Para la fabricacién del concreto aireado se recomienda ademas de lo ya expuesto |o siguiente:

Sustitucién en un 15 % (para nuestro caso no se considerara) del agregado fino (ceniza pulverizada) por arena nativa; para obtener una mayor resistencia; ya que la arena contiene un mayor grado de sitice que ja ceniza, aunque {a ceniza acttia mejor como puzolana®.

Utilizar dos tipos de agentes generadores de aire o gasificantes, como: fa pasta de Zinc y en su caso escoria de aluminio de fundidoras.

Asi mismo, la cantidad de agua se recomienda reducir tas cantidades lo menos posible, lo cual hace mas resistente al material. Debido a que el fraguado inicial se hace mas consistente, ademas la ceniza volcanica en estado seco contiene infinidad de poros por lo que al combinarla con el agua requiere de llenar mucho espacio.

Se recomienda ta seleccién adecuada de los agregados; que no contengan materiales organicos ni basura.

Se recomienda el control continuo de la variacién del peso unitario y el contenido de humedad de los agregados; especificamente de la ceniza.

Evitar el vibrado excesivo.

La incorporacién de lapilli al agregado, mejora el flujo plastico y reduce la contraccién por secado; ademas de que sustituye a la utilizacién del curado por autoclave en un porcentaje de mas de 50% dependiendo de la mezcla. Esto se comprobara directamente en los resultados de las pruebas de laboratorio.

Los agregados ligeros suministran un medio para el curado interno.

Particularmente en elementos prefabricados, {as orillas deben protegerse contra descascaramientos.

Durante el almacenamiento, fos elementos prefabricados deben de protegerse del sol y de cambios bruscos de temperatura. (también en el caso de componentes dimensionados), se puede utilizar plasticos o lonas para evitar contraccién por secado temprana.

Puede dejarse el acabado aparente o en dado caso se le puede terminar con cemento blanco o cualquier otro acabado posterior.

Nota: esta informaci6n se explicara de manera mas amplia en el capitulo siguiente dedicado a las consideraciones previas de disefio de componentes con este material.

*S La puvolana es una propiedad que contienen algunos materiales que ayudan a Ja aghutinacién de los componentes en un compuesto o una mezcla, tal es cl caso de los cementos, la cal y para nuestro caso también 1a ceniza dentro de los concretos.

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1.6. -PROPIEDADES DE LOS CONCRETOS AIREADOS

1.6.1, -LA BAJA DENSIDAD

Es la caracteristica principal del concreto ligero de tipo aireado, pero posee otras propiedades que también son importantes en la arquitectura y la construcci6n.

Por lo general los rangos de densidades mencionadas con anterioridad de 400 a 800 Kg /m3, se refiere al material ya seco, ya sea mediante hornos o por secado natural, ya que cuando el material recién sale del autoclave este llega a pesar un 25% mas debido a su humedad.

Aunque es un producto homogéneo, el concreto aireado curado por la autoclave o curado a la presién atmosférica, con las diferencias ya sefialadas, puede hacerse con una gran variedad de densidades, por medio de ajustes apropiados en las condiciones de fabricacién. De ellas, el grado més ligero se usa solamente para aislamiento, para lo cual es muy apropiado, pero tiene una baja resistencia; los grados mas pesados tienen menos capacidad de aislamiento pero mayor resistencia y sus usos pueden Ifegar a los estructurales moderados. La baja densidad del concreto aireado no solo reduce sustancialmente el peso muerto del edificio sino también en las cargas que deben manejarse de los materiales durante fa construccion. La reduccién del peso del edificio es por tanto importante para fines constructivos y cabe mencionar que en la actualidad esta teniendo un uso cada vez mayor tanto en paises desarrollados como en vias de desarrollo; un ejemplo de la cualidad de este tipo de concreto es que puede ser utilizado Para envolvente y cerramientos de edificios de todo tipo con una gran ventaja en su aplicacién prefabricada, en donde solo jos materiales ligeros pueden aplicarse de tal manera.

En los ultimos afios en paises como Suecia, Inglaterra y Estados Unidos el concreto aireado reforzado y curado mediante autoclave se ha usado para fines estructurales con densidades entre 480-800 Kg./m3, es decir, de una quinta a una tercera parte de la del concreto convencional. Si bien, en algunas ocasiones se requieren mayores secciones de concreto aireado con objeto de obtener la rigidez necesaria u otras caracteristicas estructurales; de todas maneras, el ahorro en peso es siempre muy considerable. El resultado de muchas pruebas obtenidas nos indican que se pueden alcanzar con distintas variantes de este material, ya sea en ingredientes de las mezclas y /o proporcionamientos, material con 6ptima resistencia para aplicaciones especificas de tipo estructural.

Por ejemplo se puede deducir que de un concreto aireado curado en autoclave con densidad de 560 Kg / m3, puede esperarse una resistencia a la compresién de 30 Kg./m3, cifra que es aceptada para bloques trabajando a compresion en la construccién con material ligero, pero puede existir mucha diferencia en materiales de la misma densidad pero curado al aire libre o que se haya utilizado otros Ingredientes en la fabricacién de las mezcias, tal es e! caso de la presente propuesta que consta de materia prima como el del palvo de lapilli, lo cual nos ayuda aumentar la resistencia a la compresion y mejora la contraccién por secado del material. Esto hace que se elimine ej curado por autoclave en el proceso de fabricacién de elementos de construccién ya sea prefabricado o aplicado en sitio

Al eliminar el proceso de curado por autoclave se hace mas factible la fabricacién de concreto aireado en sitio y sus apiicaciones varian muy poco de los elementos curados por autoclave Es importante mencionar que ef curado por autoclave brinda mejores caracteristicas a los componentes de construccion, pero es un proceso que eleva el costo de producci6n. Lo que hace el lapilli, es mejorar igualmente la calidad y las caracteristicas del material ya que acta (dentro de la propuesta) en combinacién con el otro agregado que es la ceniza pulverizada y el aglutinante que para nuestro caso es el cemento, produciendo una mezcia de facil trabajabilidad y por las caracteristicas del lapillf que consiste en minerales que contrenen sitces; que se adhieren completamente al agiutinante usado

Ademas de su baja densidad, como ya to habiamos mencionado con anterioridad, existen varias propiedades que nos brinda este material en la practica de la construccién arquitecténica.

Tales son las siguientes:

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1.6.2. -LA RESISTENCIA Es relativamente baja, pero cuando se refuerza con acero proporciona en promedio la tercera parte del

concreto normal. Y mas aun con ia propuesta presente se mejora la resistencia a fa compresion y a fa contraccién. Mediante la incorporacién de los tapilli, lo cual se comprobara en el capitulo del desarrotlo del material en los ensayes del material.

Como se dedujo anteriormente un concreto aireado curado en autoclave puede alcanzar una resistencia a la compresién de 30 Kg./cm2, cifra minima que es aceptada por las normas britanicas B.S. 2028°° para elementos de construccién con concreto ligero. En la propuesta se establece un criterio de sustitucién del curado por autoclave, mediante fa incorporacién a ta mezcla de fapilli o en su caso de jales de desperdicio de minerales como el cobre, el cual eleva la resistencia a la compresién det materiat y disminuye la contraccién por secado de la variante propuesta. (las cifras exactas de estas propiedades quedaran expuestas en la parte experimental)

El efecto de fa edad sobre la resistencia del concreto aireado es de gran importancia para la persona que disefia tanto e! proyecto como la estructura, porque aunque podemos predecir la resistencia a la compresi6n en el momento de la construccién, también es nuestra obligacién conocer la resistencia en 10 0 20 afos después de la construcci6n. En Alemania y Suecia asi como en Inglaterra, se han hecho estudios sobre el efecto de la edad y las condiciones del almacenamiento sobre estos materiales. Estas observaciones se han hecho por diversos laboratorios para diversos materiales semejantes y bajo diferentes condiciones, yen consecuencia es dificil determinar correlaciones entre los mismos, pero de manera general se puede decir que los materiales de este tipo en donde existe una humedad media alta, ef material al paso del tiempo gana resistencia; aunque en ausencia de humedad se mantiene su resistencia estable para la cual fue disefiada.

Es importante mencionar la relacién que existe entre la resistencia_a la compresion y la densidad del concreto aireado con un curado htimedo o por vapor. Y se resume que a mayor densidad del material aumenta rejativamente su resistencia a la compresién en mezclas de igual dosificacién y curado similares. Y se ilustra en la siguiente grafica:

FIGURA 5, - RELACIONES ENTRE LA RESISTENCIA A LA COMPRESION Y LA DENSIDAD DE CONCRETOS AIREADOS:

RELACION ENTRE RESISTENCIA A COMPRESION Y DENSIDAD DE LOS CONCRETOS AIREADOS

DENS

IDAD

EN KGS

1 : 2 ; 3 4 5 6 a 10 20 30 a) | 50 0 TT 300 450 | 800 oo 850

RESISTENCIA A COMPRESION EN KGICMZ

* Road reasearch, “Design of concrete mixes”, D.S. 1. R. road note N° 4 (Londres, H.M.S.O, 1950).

24

#F @

@ @

@ ©

@ @

@ @6

@ 4

.6.3- EL MODULO DE ELASTICIDAD DEL CONCRETO AIREADO

MODULO DE. | ELASTICIDAD |ENKG/CM2 |POR10 ALA |4: POR:

Densidad del Research Vinverg (ver Laboratorio Laboratorio Laboratorio Concreto Building Referencias) Del Fab. A Del Fab. B Del Fab. C. Superficialmente {| Station Seco. Kg./m3

480 - on 1.65 aa 4.26 496 1.40 on -- 1.40 - 519 a 1.37 _ — -- 592 oo o- “- 2.18 1.40 640 a on 2.67 - a 649 -- 2.28 ~ _ 1.69 705 2.25 a -- 2.25 — 758 - 2.64 _ o- - 800 - — 3.65 ~ 1.90 818 “ 3.17 - - ~

TABLA 4. - MODULO DE ELASTICIDAD DEL CONCRETO AIREADO CURADO EN AUTOCLAVES7, (de 5 fabricantes.}

El médulo de elasticidad® del concreto normal oscila normaimente de 2.1 a 3.25 X10 a la quinta, Kg /cm2.

E| modulo de elasticidad E del concreto es una medida de ta deformacion que sufrira el material bajo condiciones de carga, de corta duracién, y por lo tanto es un factor significative para el disefio. Un valor bajo de E implica por tanto una deformacion relativamente grande para un esfuerzo dado.

Ademas de la deformacidn elastica ya descrita, el concreto aireado, como otros productos del cemento sufre una deformacion plastica o flujo_plastico bajo el efecto de cargas sostenidas. Han habido informes respecto de pruebas sobre losas y prismas reforzadas hechas de un concreto aireado de 496 Kg./m3 de densidad que se sometieron a cargas contenidas por dos y medio afios, y compara estas pruebas con otras similares hechas con concreto ordinario. Estos resultados junto con otras distintas fuentes, como de estudios publicados en Internet, dan la idea de que los efectos del flujo plastico bajo cargas de trabajo sostenido con materiales de concreto aireado son muy semejantes a la del concreto denso ordinario.

Cabe hacer notar que todos los productos del cemento estan sujetos a pequefios cambios de volumen que acompajian a los cambios de condiciones de humedad. Aunque pequefios en magnitud, dichos cambios

“G. Tognon. P Ursella. + G. Copetu. “Design and properties of concretes “, American Concrete Institute, 77, N° 3, Pags 174-190 119903 “FL modulo de elasticidad del concreto en general. es una medida de la deformacién que sufriré el material bajo condiciones de carga de corta duracién yy por lo tanto es un factor significativo para el disefio Un valor bajo de E implica por tanto una deformacién relativamente grande para un esfuerzo dado.

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son de mucha importancia para el comportamiento funcional del concreto o de ios morteros, segdn sea el caso del material a elaborar.

1.6.4, - LA CONTRACCION DEL CONCRETO AIREADO

Es relativamente alta en comparacién con la del concreto normal y el esfuerzo a la traccién que se desarrolla por las coniracciones en unidades o componentes restringidos pueden ser suficientes para causar agrietamientos. De ahi la importancia adicional de la propuesta de utilizar el lapilli o los jales de minerales como el de zinc o de cobre los cuales reducen esa contraccién.

Cuando el concreto aireado se cura al aire fibre el problema de la contraccion aumenta y por eso la mayoria de las fabricas de este material utilizan el curado a alta presi6n o por autoclave, pero este proceso es Caro, por to que fa incorporacién de Japilli nos da la solucién en este problema, qua reacciona con el cemento y reducen la contraccién de igual forma que si se hubiera utilizado el autoclave, y haciendo el curaco al aire libre 0 a la presién atmosférica.

Debemos hacer hincapié en que el curado por autoclave es naturalmente mejor que al aire libre, debidamente justificado por la accién de la presién de vapor en cémaras cerradas, pero el proceso es caro aun empleandolo de manera industrial en Ja fabricaci6n de numerosos componentes, por esa razén enfatizo el uso del lapilli o materiales ricos en silice, que se incorporan al agregado y mejoran la contraccién y la misma resistencia a la compresidn y a la traccién. Lo cual nos brinda ahorro econémico y en tiempo.

El médulo a fa ruptura. ~ se define como ia capacidad de resistencia a traccin del concreto aireado y debido a su buen comportamiento a la tracci6n, el concreto aireado puede ser usado también en sub-bases para pavimentos de concreto hidraulico, acompafiado de agregado ligero como el que se propone mas a delante como el lapilli y otros aditivos importante que ayuden a mejorar {a resistencia a la flexién que es la que trabaja en pavimentacidn.

1.6.5.- AISLANTE TERMICO Y CONTRA EL FUEGO

EI aislamiento térmico que brindan los concretos aireados y especialmente el de ja propuesta, garantiza ambientes de confort en el interior del edificio sin requerir de aislamiento adicional; esta se debe a las celdas o burbujas que conforman la estructura celular de! material y directamente de la incorporacién de cenizas pulverizadas como agregado fino de ja mezcla propuesta mas adelante en el capitulo correspondiente. En muros exteriores soto basta aplicarles un recubrimiento para protegerlo y alargar la vida titi! del material, en losas requiere de acabado impermeable para su misma proteccién.

Una de las principales caracteristicas del concreto aireado es que manifiesta una conductividad

relativamente muy baja, siendo esta proporcional a la densidad de! material empleado.

El caracter aisiante de los materiales de construccién se expresa ya sea por el valor “Ko el valor “U’, que significan kilocalorias sobre periodo de tiempo por la temperatura en grados centigrados.

La grafica siguiente muestra los valores tipicos de K para algunas densidades de concreto aireado, comparado con el valor correspondiente del concreto comiin:

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@e@e@ew6UmemlCc

klUc

PUO

llUE

etlU

chHh

lUCO

lUCU

DlUC

UOD

900 | i

800 — 800.

709 | —.. wt

600 a

560

400 +

DENSIDAD

EN KG/M3

300 | 300

| } } |

200 Ib i

\ { i | i i

CONDUCTIVIDAD TERMICA EN kCAL/MH(C°)

FIGURA 6. -RELACIONES ENTRE LA CONDUCTIVIDAD TERMICA Y LA DENSIDAD DEL CONCRETO LIGERO AIREADO CURADO EN LA AUTOCLAVE.

Lo anterior es importante para nuestro objeto de estudio, ya que mas adelante compararemos los resultados de la experimentacion de estas cifras con las obtenidas de la propuesta con lapilli, sumado al agregado fino que es la ceniza pulverizada.

La humedad aumenta sustancialmente la conductividad térmica de los materiales, la interpretacién de fos valores de conductividad se debe principalmente a la presencia de moléculas de agua en forma de humedad las cuales poseen otros agentes de conduccién de ia temperatura. Muchos constructores han hecho informes sobre el contenido de humedad del concreto aireado cuando esta en equilibrio con ta humedad normal del aire y el valor medio de estos informes ha sido aproximadamente del 5% en peso. Sin embargo, Investigaciones realizadas en Suecia han demostrado que las paredes en condiciones de intensa exposicion al medio pueden contener humedad de hasta del 40% en peso, en los casos en que la proteccién seleccionada para la superficie no es la adecuada. La propuesta establece una mejora en la mezcla contra ese tipo de problemas, las cuales consisten en mantener un indice de impermeabilidad acompafiado con los agentes anticorrosivos de la mezcla, lo cual protege tanto internamente el material como por fuera. Este estudio se definira a detalle en la parte del desarrollo de la mezcla en la parte experimental y en las aplicaciones; ademas se puede explicar también por la ceniza que es aun mas fina y conduce muy poco ei calor y el frio.

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_MATERIAL: KEN K. Cal. /m.hec

Concreto compacto, 1: 2: 4 0.990-1.490 Concreto aireado, 320 Kg./m3 0.072

* 640 « 0.093 . 480 * 0.124

* 800 . 0.174

TABLA 5. - VALORES DE CONDUCTIVIDAD TERMICA ENTRE EL CONCRETO NORMAL Y EL AIREADO.®?

Los valores de conductividad citados para el concreto aireado han sido frecuentemente obtenidos de especimenes secados en horno, por lo cual resulta importante que cuando se dé el valor K de jos materiales se conozca también el contenido de humedad en el cual se hicieron las pruebas. Lo ideal es que se realicen las pruebas en las condiciones en que se va a usar el material. Cuando esto no es posible se deben buscar promedios de humedad relativa como de 40%.

Una de fas apiicaciones que se le puede dar directamente al concreto aireado es para recubrir las estructuras de acero, debido a su conductividad térmica relativamente baja; por Jo que este tipo de material al igual que la propuesta se usa como proteccién contra el fuego, como aistante de tuberias y como cerramientos de edificios, asi como en forma estructural se comporta bien en el fuego. Estas y muchas aplicaciones mas se veran en el capitulo de las aplicaciones generales y particulares.

Los resultados de pruebas de resistencia al fuego sobre paredes y losas de pisos y azoteas realizadas en Suecia, Dinamarca, Inglaterra y Estados Unidos han sido ya publicadas por Engwail.©

La experiencia practica en Suecia indica que ta resistencia a la penetracion de {a luvia en el concreto aireado cuando se usa en construcciones con revestimientos simples es satisfactoria, excepto bajo las condiciones mas severas donde otros materiales también fallarian, lo mismo para la exposicién al fuego, comparado con el concreto ordinario.

En tales casos de exposicién severa en el caso de Hluvia se ha encontrado apropiado entucir las caras externas de las paredes o recubrirlas con aigiin acabado de loseta 0 mosaico. Pero solo en casos extremosos en donde tas condiciones climatolégicas de Iluvia sean muy frecuentes.

1.6.6.- AISLAMIENTO ACUSTICO Esta propiedad es igual al de la madera, incluso la supera cuando se forman muros especiales de este

material y se desarrollan coeficientes de transmisién de sonido de hasta 68 (STC)

En términos generales este material tiene caracteristicas y propiedades semejantes a la del concreto normal con algunas ventajas semejantes a lo que brinda ta madera. Lo que permite utitizar este material para varios tipos de construccién arquitecténica.

I.7. -USOS Y APLICACIONES GENERALES

En esta parte se expondra de manera general Jas aplicaciones de fos concretos ligeros de tipo aireado como parte del panorama general de este tipo de material y como antecedente particular de Ja propuesta a desarrollar. Los detalies de las aplicaciones se veran mas adelante en el capitulo correspondiente.

Actualmente en México y en el mundo las empresas que han generado este tipo de material lo han puesto al mercado en forma prefabricada y se trabaja en menor grado en el sitio.

°KM Alexander, “Comments on an unsolved mystery in concrete technology *, Concrete, 14, N° 7, Pags. 25-26, (Londres Abril de 1980), Engwall, es tna compaitia Sueca de concreto ligero tipo celular o aireado, que realiza pruebas para distintos concretos ligeros en el mundo.

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@eeeooeseeoeea@eesvseoededsdeesdseese@eseeoeeeseenensneeonssdeesss

De manera prefabricada estan los bloques para muros y los paneles para losas de piso y entrepiso y para muros divisorios; estos se fabrican en diferentes dimensiones y se refuerzan de distintos modos segun el componente constructivo que se quiera tener.

Dentro de los componentes 0 elementos prefabricados de este material los mas importantes son los paneles para muro y techo, en donde existe un inconveniente en los que hay en el mercado y particularmente

de los que vienen armados o son destinados sus usos en cargas estructuralmente moderadas, debido a su costo de produccién desde la fabricacién del material, la preparacién det refuerzo y el armado y curado. Como

ya habiamos mencionado, nuestra propuesta eliminara diversos pasos en el proceso de produccién mas usado

actuaimente en la mayoria de las fabricas de este material, como propuesta a ia reduccién de costos de materiales y equipo y maquinaria a emplear, to cual lo hace interesante y ello se detallara en el capitulo de

desarrollo del material y sus pruebas de laboratorio. Lo que hemos mencionado es que al eliminar el curado por

autoclave y la preparacion o bafio anticorrosivo, ademés de la previa sustitucién de arenas caras por materia prima proveniente de desechos de industria y energética y de minas voicanicas atin sin explotar; estamos

simplificando dichos procesos de produccién que elevan el costo del material y por consecuencia el costo total de Ja obra.

Este material ademas de su uso frecuente en componentes prefabricados, io podemos utilizar en el

mismo sitio de la construccién de la obra, y podemos fabricarlo en sitio con una revolvedora normal y fla misma materia prima de su realizacién propuesta en fabrica industrializada.

La tarea del arquitecto para este caso de selecci6n de materiales, es escoger los adecuados a sus

criterios de construccién y de disefo, ya que el material y en general todos los concretos ligeros de tipo

atreado, poseen propiedades particulares que lo hacen interesante desde la concepcidn dei edificio hasta su construccién ya sea prefabricada o colada en el lugar. Dichas propiedades las hemos visto anteriormente, lo mismo las ventajas en el uso del materia.

Particularmente la propuesta pretende ofrecer caracteristicas similares a los concretos aireados del mercado (concretos celulares), pero también ofrece varias ventajas en aspectos técnicos y econémicos sobre

sus similares del mercado. Dichas ventajas ya se han expuesto, y se resumen en: econdémica-ecoldgica y en técnicas; las primeras se deben al uso de desechos de industria y materia prima de facil alcance, la segunda se debe a que por las particularidades de la mezcla, esta posee mejores y mas propiedades fisicas y quimicas que los otros materiales similares; tal y como se va a comprobar en el capitulo correspondiente.

Las aplicaciones y usos de la variante propuesta se veran mas detalladamente en el ultimo capitulo de la presente investigacién, pero por el momento mencionaremos de forma general algunas aplicaciones diversas de este material:

AISLANTE TERMICO PARA AZOTEA

DENSIDADES RELLENO INTERESPACIAL MUY BAJAS:

APLICACIONES DENSIDADES RECUBRIMIENTO PARA ESTRUCTURAS BAJAS: METALICAS PARA EL FUEGO

DIVERSAS 4 LOSAS PARA SUELO DE PAVIMENTO ELASTICO Y RIGIDO

(continua) ~ :

BLOQUES LIGEROS DE ALBANILERIA

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DENSIDADES PANELES PREFABRICADOS MODERADAMENTE PREARMADOS., (muros y losas} BAJAS:

BLOQUES LIGEROS PARA MUROS

TABLA 6. - APLICACIONES DIVERSAS DEL CONCRETO AIREADO O CELULAR.

1.8.-VARIANTE DE CONCRETO AIREADO UTILIZANDO DESECHOS INDUSTRIALES (Antecedentes)

EI desarrollo industrial en general de cualquier producto o transformacién de materia prima, trae como consecuencia la acumulaci6n de toneladas de desechos de todo tipo; cuya conservacién y eliminacion ademas crea grandes dificuitades.

Existen_numerosas industrias de distintos tipos y giros®’, pero para efecto de nuestro estudio nos enfocaremos principalmente_a las _industrias que generen desechos que podamos utilizar para desarrollar huevos materiales de construccién o variantes de estos. Tal es ef caso de los desechos de las centrales termoeléctricas, de metalurgia, de industria quimica y algunas de transformacién en donde se genere ceniza pulverizada: ademas de! uso de la ceniza volcanica_y ceniza derivada de residuos de biomasa en general.

Antes de continuar, es importante mencionar que en cierta forma no se trata de aumentar ni fomentar e! uso de incinerar el material combustible, sino aprovechar las toneladas de residuos de ceniza que por toda la industria y tas actividades relacionadas a la obtencién de ceniza ocurren; ademas se da un proceso natural cuando utilizamos masa o materia prima que haya almacenado previamente biéxido de carbono y que al incinerarla no estamos aumentando mas en fa atmésfera ni se afecta el fendmeno invernadero normal. Ademas como ya habiamos comentado, algunos residuos de industria son inevitables por el momento, hasta que en un futuro se tenga dominado el uso de produccién de energia totalmente limpia, lo cual es muy dificil actualmente, debido a que la energia nuclear aparentemente es limpia pero todos sabemos los dafios que producen al aire y al agua. Por tanto debemos usar de manera inteligente los desechos, que de alguna manera se generan, y que vamos emplearlos para producir materiales para la construccién.

Actualmente el 50% del total de energia en México se produce de termoeléctricas que funcionan con hidrocarburos, como gas y carbén, que a su vez estas tltimas producen ceniza pulverizada; solo el 2% se produce de plantas nucleares.

Esta investigacién ademas del desarroilo del material, propone también crear un antecedente para un futuro programa de recuperacién de dichos desechos, a varios niveles (regionales, federales), en coordinacién con las empresas energéticas como podria ser la termoeléctrica del valle de México y con algunas industrias que generen ceniza pulverizada, apoyadas por empresas privadas de produccién de elementos prefabricados y productores de materiales para construccién. Todo ello para poder tener una relacién entre industria e investigacion de tecnologias particularmente de materiales de construccién producidos con desperdicios.

Por ejemplo: la Central Termoeléctrica del valle de México origina varias toneladas de ceniza por mes y si a esto fe sumamos el desperdicio de ceniza de otras industrias y la ceniza volcénica™, esta se incrementa de manera significativa.

® Ver en la parte de los anexos lo referente a la industria en México para un mayor detalle. © Para el estudio de la propuesta se utilizard ceniza volcanica y sus principales minas se presentan en fos anexos correspondientes.

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Este tipo de ceniza contiene de 40 al 50% de oxido de silicio, del 17 al 27% de oxido de alurninio, 2%

de triéxido de azufre y otros componentes; y las volcanicas son similares a estas otras y sus propiedades fisicas y quimicas dependen de las proporciones relativas en vidrio, minerales y fragmentos liticos, incluso por

su dureza, estas cenizas se pueden utilizar como abrasivos, estas contienen de oxido de silicio un 63% aprox., y de otros minerales compuestos.

El carbén empleado en dichas industrias, funciona con calorias de un 7 al 20% en su composicion.

Estas cenizas de calidad semejante !as podemos utilizar para materia prima para materiales compuestos como es el caso de una variante de concreto ligero de tipo aireado.

Podemos empleario en varios procesos para la obtencién de materiales como por ejemplo proponerlo

como aditivo en la produccién del cemento Portland de un 20 a 30 % de ceniza agregando otros aditivos quimicos para su estabilizacién.

En la presente investigacién se propone utilizar la ceniza volcanica la cual la encontramos en numerosas minas superficiales en Jas faldas de los volcanes (ver en los anexos) como agregado combinado

con el lapilli y los desperdicios de minerales como del aluminio y del zinc, para la realizacién de! concreto ligero

de tipo aireado, el cua! servira como material base de elementos prefabricados como bloques y paneles de distintas dimensiones y refuerzos; y también como material para utilizarlo in situ.

Por ejemplo; si pensamos utilizarlo en bloques para muros en sustituci6n de tabiques de arcilla,

llevamos la ventaja de que el material propuesto es ecoldgico, ya que en el proceso de produccién no se

genera contaminaci6n ya que se utiliza los desechos y el aglutinante que es el cemenio, ademas este es reciclable (lo referente al reciclaje se vera en las aplicaciones particulares en el ultimo capitulo); en cambio, el

proceso de produccién dei tabique de arcilla genera contaminacién debido al cocimiento de elementos

producidos. Otras ventajas son que ej material propuesto es mas ligero, actistico, térmico y poseen resistencias 6ptimas; ademas la produccién seria prefabricada al igual que los bloques que hay en el mercado de concreto

ligero, y Ja propuesta es mas econémica que los mismos tabiques y los mismos bloques de concreto ligero que hay en ei mercado.

También se puede usar este material en sitio con maquinaria y moldes portatiles de facil maniobrabilidad y obtenci6n, ya que es un concreto tips mortero con facil trabajabilidad.

El unico inconveniente al usar como agregado la ceniza es que tarda un poco el fraguado, pero esto se

soluciona agregando los lapilli de origen volcanico y un poco de arena natural y también escorias de ciertos minerales, otra manera seria utilizar aditivos quimicos aseverantes pero esto no es necesario.

El desarrollo de estos bloques con este material que se propone, trae consigo garantizar un material para productos de bajo costo en la construccién y significa también su fabricacién masiva y prefabricada de manera industrial. Utilizando la misma tecnologia podemos fabricar paneles para diversos tipos de elementos

de construccién ya sean prefabricados o en sitio, como: pisos, entrepisos, techos, muros divisorios, paneles para tableros de fachadas, dinteles y cormnisas también en forma de tableros de construcci6n, reforzados con aceros y colados en moides de las dimensiones requeridas. Para reforzar la resistencia a la traccién se utilizara el fapilli de origen volcanico que se asemeja a ja espuma volcanica 0 a la piedra pémez, incorporado al

agregado fino, que en nuestro caso sera la ceniza pulverizada. Tanto la ceniza volcanica como el lapilli fo

encontramos en minas y betas en las faldas de fos volcanes; su explotacién no se ha desarroilado debido al gran uso de la arena en la construccién, pero se estima® que muy pronto !as minas de ceniza volcanica se

explotaran para la obtencién de materia prima y asi mismo para la fabricacién de mezclas de mortero y

concreto, tal es uno de los objetivos principales de la presente investigaci6n. (ver mapa en anexos para

localizacién de principales minas y betas de ceniza volcanica)

“* Segim entrevistas con div ersos duciios de minas y de predios donde se extrae arena. grava. tepetate. tezontle.

cascajo ¥ otros agregados en la zona dei \ alle de México. principalmente en el estado de México y de Puebla.

Técnicamente la ceniza sustituye a la arena triturada, por lo que es mas barata la ceniza por su caracter de desperdicio y obtencién y asi mismo se evita la molienda de la arena. La sustitucién de la arena por la ceniza puede hacerse ya sea parcial o totalmente en las mezclas de los concretos y morteros del tipo aireado: para sustituirlos completamente y sin la presencia de otro agregado se recomiendan superfividificantes, pero para nuestro caso se evitaran, ya que la ceniza se combinara con et /apillf de origen volcanico y opcionaimente con escorias de minerales como del Zinc, cobre, acero y aluminio en su caso, y con una pequefia racién de arena, para consolidar la mezcla.

En conclusi6n: /a ceniza pulverizada producto de desperdicio industrial o voicanico, proporciona una buena opcién como materia prima para generar variantes nuevas de materiales de concreto y morteros para fines de ta industria de la construccién, Las minas y betas de ceniza volcanica estan aun sin explotar, por lo que hay una gran cantidad de zonas voicdnicas no solo en el valle de México sino en toda la reptiblica mexicana.

Nota importante: Ver las fichas técnicas en los anexos para checar la informacion referente a las materias primas seleccionadas para la fabricacién de la propuesta, asi como la zonificacién de las principales minas de ceniza en el valle de México.

Otro ejemplo de la recuperacién de desechos industriales esta en los desperdicios de la industria quimica

Esta parte la mencionaré solamente para dar una idea de todo lo que podemos manejar y adoptar, en el sentido del aprovechamiento de ios desechos y desperdicios industriales. La industria quimica al igua! que la energética y la metalurgia, proporciona una gran gama de desperdicios que podemos aprovechar para la fabricacién de otros materiales de construccién. Por ejemplo, el aprovechamiento de los desperdicios vulcanizados del caucho butilico, que se utiliza en las fabricas de neumaticos para automéviles; y combinados con otros aditivos se pueden lograr materiales aistantes resistentes, destinados a la impermeabilizaci6n; y deta misma manera los desechos de poliestireno, rellenos de minerales, como el caolin, la creta y las diatomitas y otras escorias de fabricas de cemento, que se pueden utilizar en fa fabricacidn de materiales.

De Ja industria metalurgica:

* Recuperar la escoria metalirgica de metales mediante métodos de fundicién o para materia prima de materiales para construccién. Asi como polvo de corte de {a industria transformadora.

e Su _utilizacién en ia construccién de concretos asfditicos y concretos hidraulicos, por sus propiedades quimicas y fisicas.

« Asi mismo fa obtencién de la pasta de Zinc para agente aireador y anticorrosivo de la presente propuesta,

Ademas todo ello conlleva a la protecci6n del medio ambiente y abre las oportunidades a la investigacion y a la experimentacién con nuevas variantes y materias primas para nuevos materiales y productos de construccién y la posible vincutacién industria-investigacion.

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CAPITULO II. — CONSIDERACIONES PREVIAS DE DISENO DE COMPONENTES DE CONCRETO AIREADO

RESUMEN

Este capitulo es muy importante para el desarrollo de la propuesta porque aqui se

deierminaran las consideraciones de tipo mecanico y estructural que hacen un material confiable, esto, para poder determinarlo en el capitulo correspondiente al desarrollo de la variante, como son

las resistencias optimas para cubrir los esfuerzos fisicos que se presentan durante la aplicacién de las cargas de trabajo sobre los componentes del material. En nuestro caso se hardn pruebas sobre

especimenes en forma de cilindros; por lo que dichas consideraciones de disefo se aplicaran como parte de dichas pruebas. En este capitulo conocemos como se comportan los elementos como

vigas, paneles y bioques con este material (concreto aireado]), lo que nos ayuda a prever una

composicién optima para la propuesta en aspectos de: resistencia a la compresion, flexién,

contracci6n, cortante, adherencia, y anclaje, dentro de los diversos métodos de consfruccién

utilizados.

Este segundo capitulo del trabajo es un parte aguas entre el estudio teérico del material y la propuesta practica del mismo: por lo que el primer capitulo ha establecido las bases o antecedentes

de las caracteristicas de los concretos aireados y su relacién con sus posibiidades de fabricacién que resulte mds econdmica sin que pierda sus propiedades respecto con los existentes en el mercado,

sino por el contrario mejorando sus caracteristicas, mecanicas, térmicas, acusticas y de resistencia al fuego. ademds algo muy importante dentro de la propuesta es su propiedad anticorrosiva y de

adherencia al acero con el que a veces son reforzados dichos elementos de construcci6on, dicha

propiedad responde mejor a las condiciones de deslizamiento del refuerzo y al mismo anclaje. En general este material {propuesio} nos ahorra varios pasos en el proceso de fabricacién, economizando materia prima y procesos de curado por autoclave en fabrica, y asi mismo nos evitan

tratamienios caros anticorrosivos. °

1.1. -METODOS DE CONSTRUCCION

Ya se han mencionado fas diferencias que existen entre e| concreto ligero aireado y el concreto denso

normal y sabemos que el concreto normal es mas resistente a la compresion y a otras propiedades mecanicas;

entonces es importante tomar en cuenta todas esas caracteristicas y propiedades del concreto ligero para su

disefio y aplicacién.

Mecanicamente, las fuerzas que intervienen en la estructura se comportan de la misma forma que en el

concreto normal, con sus diferencias valorativas; por ejemplo, para momentos flexionantes se transmiten en las

esquinas o en jas juntas de los marcos de edificios hechos con cualquier tipo de concreto, por lo que no se

debe usar este tipo de concreto ligero para estructuras que requieran de altas resistencias.

Actualmente el tamajfio de las unidades o de los elementos prefabricados que se pueden utilizar en la practica, tiene que restringirse por haber un limite practico en ef tamafio de jas autoclaves, que se utilizan para

curar las piezas precoladas; pero este problema lo evitamos en la presente propuesta del material, ya que eliminamos el curado por autoclave, mediante el uso de lapilli o / y fibras naturales y sintéticas, lo cual

consolida la mezcla y aumenta la resistencia a la compresion y reduce la contraccién por secado. En general el

uso de este material y de todos los concretos ligeros, su funcién no es resistir grandes cargas, sino se utiliza

para reducir peso y agilizar tos cerramientos de los edificios donde no se requiera carga; lo cual es importante porque hace mas rapido el proceso de construccién en la obra, ya sea aplicandose en prefabricados 0 en sitio.

La aplicacion practica de este material y en general de los concretos ligeros de tipo aireado, se usa

mas en unidades precoladas reforzadas, en miembros secundarios como: losas o paneles para paredes,

muros, pisos y techos, para edificios de 4 pisos maximo. Para edificios mas altos se usan jos paneles solo

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como muro divisorio y recubrimiento de cerramientos. Aunque en Suecia se han realizado edificios de mas de 4 pisos de altura con este material aireado, con bloques de concreto aireado y sistemas de paneles para piso y losas del mismo material. Inclusive en Europa se han fabricado paneles de mayor altura, como son paneles para muro del ancho total de fa casa- habitaci6n y de altura de 1 piso, para centros habitacionales.

El material prefabricado, debe resistir tos movimientos de transporte y de la colocacién en la obra para lo cual el presente material se presenta adecuado por sus componentes de ta mezcla.

La demanda mundial de centros habitacionales hace que haya un desarrollo en proveer tecnologias como proyectos y materiales que resuelvan parte de los problemas técnicos de construccién. La fabricacién de componentes estandar con este tipo de materiales seria buena opcién para usos de construccién simples con variedad en sus aplicaciones.

En general los métodos de fabricacién no varian mucho entre los paises que utilizan materiales y técnicas parecidas. México actuaimente se esta incorporando en muchos aspectos tecnolégicos de la construccién, de fos principales paises generadores de tecnologia en ef mundo, y de nuevos edificios que permiten al arquitecto y constructor disefiar componentes de usos muy variados desde edificios comunes hasta los llamados inteligentes. De la misma manera fa investigacién con materiales esta avanzando y permite estudios como el presente trabajo, el cual tiene por objeto poner de su parte en ej desarrollo de nuevas variantes de materiales que se puedan aplicar en la industria de fa construccién.

Ya mencionamos que los métodos de construccién son semejantes, pero no asi fas condiciones de construccién ya sean por distintas razones como: mano de obra, acabados, propdsitos, durabilidad, clima, entrenamiento, y disefio, por lo que se requiere de valorar las condiciones mediante proyectos de investigacién.

i, 2. -RIGIDEZ A LA FLEXION Y FACTOR DE CARGA CONTRA RUPTURA Y AGRIETAMIENTO

El comportamiento de los miembros con concreto aireado sometidos a cargas, impera en gran parte su

resistencia relativamente baja a la compresién y su bajo médulo de elasticidad; por lo que es importante que en

el disefio se considere a las secciones transversales de fos miembros, de manera tal que los esfuerzos en la

zona de compresién sean bajos y se deba considerar también su baja rigidez. Por tanto, los métodos de disefio de los fabricantes se basan generalmente en {a feoria eldstica’’, aunque algunos prefieren métodos de disefio sobre el factor de carga y deformacion. De acuerdo con Shaffler®®, ambos métodos son recomendables y combinados pueden formar un método de disefio adecuado.

Al existir muchas variantes de concreto aireado, no se sabe a ciencia cierta un indicador de deformacién unitaria maxima para resistencias a traccién y compresién y cuanto puede agrietarse o

resquebrajarse respectivamente, cuando se le somete a distintas condiciones de carga. Tampoco se sabe bastante sobre la relacién esfuerzo-deformaci6n, efecto de carga prolongada, (debido a que las condiciones de

experimentacién en cargas prolongadas requieren de mucho tiempo y numerosas pruebas para acercarias a la

realidad), ni relacién entre resistencia en especimenes y miembros reales !o cual se estima alrededor de 1.25, por ejemplo: la resistencia en cubos, la resistencia real en una viga o en un panel se acostumbra usar un 1.5; la relacién entre cilindros y cubos es practicamente la misma.

Por otro lado ta deformacién elastica es distinta para el concreto ligero del concreto denso normal, por lo que el teorema clasico de Bernoulli® (las secciones planas permanecen planas después de la deformacién)

** La teoria elastica estudia los materiales desde el punto de vista de esfuerzo-deformacion y el calculo de componentes se hacen de acuerdo al limite clastico, que es donde no se llega a deformar cl material de manera irreversible si no que ticne todavia la capacidad de reincorporarse a su forma original después de la deformacién. § Saffler es un investigador ingles, que propone un método de disefio estructural de manera mixta, entre el factor de carga y la deformacién.

Teorema de Bernoulli, dice que las secciones planas permanecen planas después de la deformacién.

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para fines reales no es valido, aunque tedricamente si. Por ejemplo puede existir de acuerdo con Granholm™

un deslizamiento de fas barras de refuerzo atin donde las propiedades de adherencia y anclaje sean teéricamente satisfactorias. Se han realizado pruebas en la Building reasearch Station™ , para Cargas en corta

duracién en donde el colapso tiende a variar de acuerdo a Ja manera en que; falta la trabe o la losa. La relacién de ja carga de colapso a la carga totai de disefto debe ser NO < de 2. 5° donde la falla se origina como

resultado de una fluencia plastica dei refuerzo de traccién. Esto se debe a la falla de colapsos secundarios

como: aplastamiento del concreto, pandeo del refuerzo para compresi6n y de cortante, y atin fallas de anclaje

en las barras transversales de refuerzo.

« Ef factor de carga puede ser un tanto menor donde fa falla principal se debe a! aplastamiento del concreto o

donde la viga faile por cortante. « Los miembros a flexion deben ser disefiados en tal forma que falien por la fluencia del acero a flexién y no

como resultado del cortante o dei aplastamiento del concreto. « Se deben evitar agentes climatolégicos que dafien el concreto mediante sustancias quimicas nocivas,

ocasionando agrietamiento al concreto y corrosidn al acero de refuerzo.

E! presente material evita esto mediante la consolidacidn de la mezcla y reduccién de la contraccién por secado y de la propiedad anticorrosiva del material por un agente que protege al acero de refuerzo,

usualmente falla por cortante, pero en nuestro caso seria menor la posibilidad de falla.

¢ Elagrietamiento del concreto se da cuando se deforma el acero alrededor de 800 y 1200 X10 a ia +6", cerca

del 65 % de la carga de colapso a flexidn. e Los concretos aireados tienen buena resistencia contra agrietamiento ya que el agregado posee las mismas

granulometrias que el cementante Por tanto, la resistencia a traccién del concreto aireado es alta relativamente.

Los deslizamientos normales de las varillas de refuerzo ocasionan un ligero preesfuerzo en los elementos prefabricados a utilizar

»* £1! médulo de elasticidad del concreto aireado es bajo por lo que su deformacién es mayor que ta del concreto normal

« El uso def acero a compresién aumenta la rigidez del concreto aireado y no se recomienda armar de mas a

traccién, ya que por efectos del comportamiento del material no actta el acero de esa manera, solo de manera normal.

* Este refuerzo a compresion del concreto debe tener un recubrimiento” igual al diametro de fas barras o varillas utvizadas, estas son en si mucho mas delgadas que las utilizadas para traccién

* Cuando hay colapso generalmente fallan las barras a flexion y luego las mas delgadas que trabajan a compresién, debido a fa fluencia del mismo, por las cargas efectuadas en el acero positivo:

* Granholm es investigador de materiales de concreto, en Ja Building Reasearch Station. 5 actualmente realiza estudios de corrosién y adherencia en concreto armado

* Building Reasearch Station. significa Centro de investigacion de la construccién de Inglaterra.

“Normas Técnicas Complementarias para el disefio 5 construccién de estructuras de concreto, revisién de los estados limite. Pags 135 21. DF. 1998

~ Normas Técnicas Complementarias para el disefio y construccién de estructuras de concreto: revision de los estados limite. Pags 12 ¥ 21, DF, 1998.

“ Normas tecnicas Complementarias: Disefio y Construccién de estructuras de concreto. requisites complementarios.

Pag 24: revisian de estados limite Pag. 15. DF, 1998. 35

CARGA . REFUERZO A COMPRESION.

. __

DEFORMACION

REFUERZO POR TRACCION

FIGURA 7. - REFUERZO DE ACERO POSITIVO Y NEGATIVO PARA LA RELACION ESFUERZO—DEFORMACION EN UNA VIGA DE CONCRETO LIGERO.

I. 3. ~-REGLAS GENERALES PARA PRACTICA Y DISENO DE MIEMBROS SUJETOS A FLEXION PARA EL CONCRETO AIREADO

La presente propuesta del material se define como nueva variante de concreto ligero de tipo aireado por tanto no se pueden aplicar cédigos de practica para un material nuevo ya que limita sus posibilidades de aplicacién y caracteristicas propias; por lo que se ha decidido extraer solo reglas generales para su practica y disefio de miembros sujetos a cargas significativamente complicadas tal es el caso de !a flexién.

En Estados Unidos, Inglaterra y en Suecia, existen cédigos para concretos aireados elaborados con cemento, arenas, cal y agentes aireadores especiales; la presente propuesta difiere en gran medida en las materias primas usadas, mas no asj en las caracteristicas mecanicas y propiedades de este tipo de concretos, que superan en muchos aspectos a los existentes en el mercado. Por jo que fos métodos de construccién a usar tampoco varian mucho. Por to que respecta a las normas locales, estas deben variar por las condiciones ya sefialadas con anterioridad, principalmente dei disefio.

Para fines legales y de especificaciones técnicas e] concreto aireado debe definirse en los correspondientes contratos comerciales y de servicios, especificados en los planos de construccién, y en el control de calidad del producto.

Para el caso de México se deben utilizar normas vy especificaciones similares a las det concreto normal. Nosotros debemos guiarnos mediante ta experiencia y ta practica profesional, debemos realizar una

interpretaci6n de normas y cédigos de construccién ya experimentadas en paises de Europa y de los Estados unidos, Lo cual nos ayudara a aplicar este material para nuestros propésitos, principalmente en miembros sujetos 4 cargas importantes, como: paneles para losas y muros.

En to que respecta al disefio en general de los miembros a flexién estas unidades se hacen de manera masiva, y repetitiva en dimensiones técnicamente adecuadas para su uso y aplicacién; lo cual garantiza la inversién de los fabricantes, cuando se usa para prefabricados.

e El consultor debe establecer las cargas y especificaciones necesarias del material. « Los calculos para el disefio proporcionan las bases para la fabricacién de los componentes. « Entonces los fabricantes deben de producir las piezas adecuadas para /a industria de la construccién.

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* Todavia no existen convenciones uniformes que ryan limitaciones en capacidades de carga y en esfuerzos

permisibles para las distintas fabricas que producen tanto el material como fos componentes, debido a la gran diversidad de aplicaciones y usos del material

En Suecia, donde se tiene la mayor experiencia con el concreto aireado, el comité que prepara el

codigo de practica ha rechazado tanio la teoria elastica de disefio como el método de resistencia al limite:

porque ninguno de los dos satisface con suficiente aproximacién los resultados de los experimentos. Por tanto,

se manifiesta recomendable hacer las pruebas de carga hasta la destruccién con anotaciones respectivas en

laboratorio, utilizando valores altos que conduzcan al limite maximos de posibles colapsos; para asegurar !as pruebas y el mismo uso en la practica profesional.

Por tanto, la relacion claro peralte y os refuerzos de compresién son importantes y es el método que se

recomienda para complementar pruebas especificas en componentes dimensionados. Se debe considerar

también la capacidad ultima de carga’” ; para fines de calculo que determinan las deformaciones maximas del refuerzo y del concreto; en nuestro caso sobre especimenes solamente, analizando la tracci6n y compresién del concreto solamente. (sobre cilindros de 4" de diametro)

El método de disefio” se basaria, si estudiaramos componentes dimensionados, en un factor de carga

tedrico, contra la faila de refuerzo de traccidn debido a fluencia plastica”. Y digo se basaria porque en este

trabajo, solo se realizaran pruebas sobre especimenes y no sobre componentes dimensionados. De ahi la

relacién que existe entre pruebas sobre componentes y sobre miembros dimensionados con un factor de 1.25:

4 Se debe compensar ef valor obtenido en los experimentos con relacién a lo real, mediante porcentajes de pruebas de valores determinados. (si el tiempo nos favorece se realizaran pruebas sobre componentes dimensionados y armados con este material)

Se deben utilizar valores preestablecidos de las principales fabricas del mundo, pero debemos

considerar que se deben ajustar de acuerdo a las necesidades de experimentacion con el material propuesto.

Esto se debe de experimentar con elementos dimensionados y fabricados con este material, lo cual no entra en los objetivos de las pruebas, debido a ja naturaleza del trabajo y a las limitantes del tiempo; pero si entran las pruebas de laboratorio sobre especimenes realizados con ei material propuesto.

ll. 4. - ADHERENCIA Y ANCLAJE

La Resistencia de adherencia del concreto aireado tiende a variar dentro de los limites diversos,

dependiendo del método que se adopte para cubrir las barras de acero y protegerlas contra la corrosion, asi

como también de la resistencia del concreto del didmetro y de la corrugacién de las varillas y otras

circunstancias mas, (por lo que en fa propuesta se ha decido evitar este paso de recubrimiento, el cual es

costoso y tardado, de manera tal que se pueda integrar a la mezcla un agente anticorrosivo, el cual sera

también el Zinc, que nos ayudard también como agente expansor de la mezcla.); se ha acordado que atin en

buenas condiciones aparentes es necesario usar ciertos accesorios (usualmente barras transversales

soldadas), o aumentar la resistencia a la adherencia’® del concreto; y esto a su vez depende de la proteccién contra la corrosion que se utilice, que para nuestro caso se utilizara en la mezcla un agente ya mencionado,

que protegera al acero de la corrosién y que al mismo tiempo hara Jas veces de aireador dei material en el momento del fraguado. Lo anterior lo veremos a detalle en las aplicaciones particulares de ja propuesta.

Tecnologia del concreto: médulo IIL. Pruebas del concreto endurecido: fallas de especimenes sujctos a compresion. Pag. 143. IMCYC. 1996 “A.M, Neville. ~ The Failure of concrete compression test specimens *. Civil Engincering. %2, N° 613. Pags. 773-4. Londres. Inglaterra, 1957. “* En elementos de conereto que soportan cargas, es una tendencta a Ja deformacién en forma gradual con el

transcurso del tiempo atin bajo carga constante. en si el flujo plastico es una deformacidn. * Adherencia es la capacidad que tiene el acero para unirse con el conereto en estructuras de concreto reforzado: el

valor estriado arriba. proviene de las normas técnicas complementarias; consideraciones gencrales para disefio v

construccion con estructuras de concreto. Pag 11. DF 1998

* Lo que se pretende sustituir es el recubrimiento de {a varilla con sustancias bituminosas, que ademas de ser mas caras, hacen mas tardado el proceso; por lo que el agente expansor a utilizar (pasta de zine) responde como sustancia anticorrosiva dentro de la mezcia, respecto al acero de refuerzo; por lo que se busea que no exceda ol refuerzo a la adherencia de 2,45 Kg./em2, s1 este esfuerzo se excede, entonces el resto de Jas fuerzas internas debe transmitirse mediante varillas soldadas transversalmente en los extremos de {os miembros sujetos a flexién. En el caso de secciones longitudinales mas largas, se reforzara para el caso de deslizamientos internos ademas de en los extremos, también en el centro.

Y lo que debemos considerar para los accesorios ahogados en el concreto para componentes elaborados con dicho material:

Cambios de volumen. — se requiere considerar esto para que los accesorios queden en el sitio deseado. La relacién agua ~ cemento, debe ser to mas baja para posible obtener una mayor resistencia. El uso de cimbras adecuadas, de preferencia metalicas. Corrosion: debe asegurarse la compatibilidad electroquimica de la mezcla y el armado con el acero. Se debe evitar ahogar piezas de cobre o de aluminio por su desproteccién contra la corrosién, aun teniendo la mezcla buena capacidad anticorrosiva Evitar que se quiebren las piezas de concreto adheridos a los accesorios ahogados. La propuesta nos ayuda a evitar ef uso de selladores epéxicos en los accesorios o recubrimientos, aunque se pueden utilizar para tener un mayor grado de proteccién anticorrosiva.

Il. 5. -RESISTENCIA AL CORTANTE

Los esfuerzos cortantes se calculan de acuerdo a una teorfa convencional; para esto el esfuerzo cortante permisible”® en el concreto aireado puede tomarse en un 45% de la resistencia a la compresién del material; 0 sea en un 15% del esfuerzo permisible a la flexidn, que equivale exactamente igual para este caso a la norma del concreto comin. Es importante mencionar que muchos aspectos de caélculo y mecanica del material ligero van ligado a las condiciones experimentadas en el concreto denso normal; con cambios y diferencias en los valores de resistencia ultima. El concreto ligero aireado y et normal, son dos materiates similares en su composicién, pero distintos en su estructura, uso y aplicaciones.

* Continuando con los aspectos técnicos, tenemos que si el esfuerzo cortante calculade excede al permisible, entonces es recomendable aumentar el peraite de fa seccién en lugar de incluir refuerzo para cortante. En componentes prefabricados se debe evitar ef refuerzo extra al cortante y se prefiere aumentar proporcionalmente el peraite. Sin embargo en obra o In situ es recomendable aumentar los estribos cuando se requiere tener una mayor resistencia al cortante, ademas que en sitio es mas diffcil controlar la produccién de este materiai.

e En vigas el esfuerzo cortante es mayor que en losas, debido a que se concentran cargas mayores y se distribuyen en menor espacio.

¢ En el caso de los productos de concreto de ta industria de prefabricacién como: Contec y Hebel 7”, que utilizan unidades de flexién de 45 a 60 cms. De ancho y de hasta 6 metros de largo; se pueden considerar como losa y como trabes segtin se requiera en el disefio arquitecténico, ya que son medidas seguras, porque han sido experimentadas tanto en laboratorio como en la practica.

¢ Cuando varios paneles se colocan uno al lado del otro, se conectan entre sf con un martero de relleno, que hacen la funcién de junta a {fo largo de sus lados y también una plantilla adicionat de mortero que crea un sistema monolitico. El riesgo de falla por cortante en dicho sistema es casi insignificante y no se requiere de colocar refuerzo adicional en las unidades adicionales para resistir el cortante.

“6 Norma Inglesa BRS AC; (Building Reasearch Station), Inglaterra, 1981. Contec y Hebel son empresas de origen Succo, dedicadas a la produccién de conereto ligero de tipo aireado, aireado o eelular.

38

@eoeeevso0@6@e09208e06080880860608

8 @ @ @©@2060 6

86 § 6 8 @ 4

@®eeeoeeoeee@eepstee*etsseeoeeeegeeeeoae~esdseoee@egce@e1eongs

8 8

ll. 6. - CRITERIO DE DISENO POR RIGIDEZ”® A LA FLEXION

Para cargas de trabajo, las deformaciones elasticas de los elementos de concreto aireado, se pueden controlar mediante un disefio adecuado tal y como ocurre con elementos de concreto denso comun: Las

deformaciones permanentes combinadas con efectos de contraccién, flujo pldstico y movimientos térmicos”®, en condiciones normales de humedad, y temperatura; son generalmente mas bajas (las deformaciones) que

aquellas que se experimentan en el concreto denso comin.

Esta estabilidad dimensional en su uso, se deriva de la materia prima propuesta debido al complemento dei agregado (el lapillf que es un agregado ligero incluido en la mezcla y del efecto puzolanico

de las cenizas mezcladas con polvo de Zinc) que sustituye los efectos del curado por autoclave, ya que se

forma una estructura mas unida® que es mucho mas resistente a los cambios de volumen por traccién o traccion.

« Se pueden satisfacer fos mismos requisitos de deformacién que fijan los cédigos de practica®' para el concreto ordinario, debido a que el concreto figero aireado, trabaja mucho mejor a flexion por su finura en su

granulometria « En claros grandes para mejorar la rigidez, es conveniente una piantila de recubrimiento de mortero, la cual

proporciona rigidez adicional « Para sistemas de piso se recomienda lograr continuidad a través de apoyos entre el junteado de los paneles;

se introducen varillas cerca de los apoyos reduciendo las deformaciones maximas. Estas variilas se colocan en ranuras entre los paneles adyacentes y se recubren con mortero normal lo cual reduce los movimientos excesivos debido a cargas verticales por cambios de humedad y a las deformaciones por cambio de temperaturas o térmicas

RELLENO DE MORTERO

REFUERZO SUPERIOR PARA DAR CONTINUIDAD SOBRE LOS APOYOS.

PANELES BORDE LONGITUDINAL DE LA LOSA.

FIGURA 8. - RANURAS A LO LARGO DE LOS BORDES DE LOS PANELES DE CONCRETO AIREADO, QUE SIRVEN PARA EFECTUAR LAS JUNTAS.

~ Resistencia que opone un cuerpo a los cambios de forma por la accion de fuerzas exteriores. “* Normas Técnicas Complementarias. requisitos complementarios del discfio » construccién de estructuras de

concreto, Pag. 25, DF, 1998,

~ }sto se vera mas a fondo en el capitulo de las aplicaciones. especialmente en las aplicaciones particulares de la propuesta

Para el estudio de la presente propuesta. en lo que se refiere a Ja utilizacién de cédigos de practica. estamos

utuhando tas normas mexicanas ( Normas técnicas complementarias al reglamento de Construcciones del DF) las

cuales equivalen a las adaptaciones Inglesas » Alemanas para criterios cstructurales generales como son las cargas de

Flexion esfuerzos cortantes. 39

Usualmente utilizamos métodos empiricos de disefio para determinar las deformaciones de tos miembros de flexién.

¢ Por ejemplo se pueden tomar reglas de las normas mexicanas para concreto normal interpretandolo y traduciéndolo a las necesidades de cargas del concreto ligero de tipo aireado. por ejemplo la norma gue limita la deformacién maxima” bajo cargas de trabajo a no mas de 1/300 del claro.

¢ Para comprobar la rigidez de las unidades fabricadas, se acostumbra hacer pruebas de carga.

|] CARGAS VIVAS +PESO PROPIO

DEFORMACION MAX.< 1/300 net ano

FIGURA 9. - DEFORMACION MAXIMA BAJO CARGAS DE TRABAIO,

¢ La carga se aplica en dos incrementos iguales con intervalo de media hora. Las medidas de las deformaciones se hacen inmediatamente después de cargar el miembro y también después de media hora mantenida la carga.

VALORES DE C* PARA DIVERSOS PORCENTAJES DE REFUERZO.

PERALTE TOTAL |0.f0cms. 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 d, om.

5.1% 0.976 1.122 1.171 1.270 4.320 1.368 6.4 1.074 1.171 1.270 1.418 4.465 1.562 76 1.122 1.270 1.368 4.513 1.611 1.759 10.2 1.171 1.320 1.465 1.660 1.809 2.000 12.7 1.171 1.368 1.562 1.759 4.952 2.148 15.4 4.220 1.418 1.611 1.856 2.050 2.243 17.8 1.220 1.465 1.660 1.904 2.100 2.342 20.4 1.220 1.465 1.709 1.904 2.148 2.395

TABLA 7, - RELACION DE DENSIDAD DE LOSAS Y PORCENTAIE DE REFUERZO PARA EL CALCULO DE LA DEFLEXION MAXIMA PARA ELEMENTOS DE CONCRETO AIREADO®®,

¢ La relacién claro peralte no siempre resulta un buen criterio para medir ta tigidez. * Se deben establecer limites de las deformactones permisibies que deben satisfacer las pruebas de los

miembros determinados.

*° Normas Técnicas Comptementarias, Disefio y Constraccién con estructuras de concreto; disposiciones para elementos estructurales comunes, Pag. 26, DF, 1998. *3 Deformacién maxima bajo cargas de trabajo segiin la norma mexicana del reglamento de construcciones del DF, para el concreto armado. DDF, “Reglamento de construcciones”, Cap. del concreto estructural, Pags. 104 -107, ( México, DF, 1999) ™ © es una relacién de la densidad de los comiponentes, en este caso en losas y el porcentaje de refuerzo con varilla de acero, * Normas Alemanas DIN 4223: losas reforzadas para pisos de concreto aireado, Seccién B, Alemania, 1990.

40

« Al duplicar la carga de disefio la deformacién maxima de las vigas y losas de piso 0 azotea,, no deben exceder

de. 4000 d /L2, en donde L =claro, d = peralie total®

* La deformacién maxima debe ser menor de 1/180 del claro® en el caso de pisos que soporten muros divisorios.

NOTA: Aparentemente estas resincciones son menos estrictas para concreto ligero aireado que para

concreto normal, debido a que este tipo de material trabaja relativamente mejor a flexion.

Y cabe mencionar también que las pruebas de carga que se realizan en laboratorio son plenamente

controladas por lo que difiere de !a practica normal en donde las condiciones de humedad y temperatura, no se

pueden controlar.

Es importante mencionar que todas las consideraciones anteriores son especificamente para pruebas

de elementos armados que actuan a flexién, para el caso de los estudios y pruebas de laboratorio de la

presente propuesta, se realizaran en primer jugar las pruebas de resistencia a la compresién del material, utilizando_especimenes como cubos o cilindros, los cuales nos van ayudar a establecer las caracteristicas y las

propiedades de la variante propuesta. Debido al tiempo no sera posible experimentar con componentes dimensionados.

A continuacién se realizd una tabla que nos va a ayudar a considerar y prever las limitaciones en las pruebas de laboratorio que se contrastan con la realidad en la practica, cuando analizamos elementos

construidos con concreto aireado, ya sea precolado o colado.

Debemos de considerar lo siguiente para no alejarnos demasiado de la realidad:

PRUEBA PRACTICA

Pruebas individuales: Sistema integral:

Momentos flexionantes no distribuidos Distribucién de momentos flexionantes.

Esfuerzos cortantes mayores Esfuerzos cortantes menores

Adherencia adyacente nula Adherencia adyacente completada.

No prevencién de movimientos verticaies | Prevencién de movimientos verticales

Contraccién no prolongada Contraccion prolongada

La capacidad de carga se incrementa. En general no se pueden medir algunas | Se reducen las deformaciones.

Propiedades que solo en la practica Las propiedades acusticas, térmicas y de

Se manifiestan. Resistencia mejoran notablemente. Nota: No se pueden medir igual las propiedades de cualquier material cuando se analiza en el laboratorio

comparada con el sitio ya que en laboratorio hay condiciones particulares de humedad, temperatura, condiciones de esfuerzo diferente a las que se manifiestan en el sitio real.

TABLA 8. LIMITACIONES EN PRUEBAS DE LABORATORIO.

~ Segan Normas Técnicas Complementarias. disposiciones para elementos estructurales comunes, Pags. 26. 27, DF,

1998

* Segun Normas Técnicas Complementarias: disposiciones para elementos estructurales comunes. Pags. 28 y 29. DF.

1998

41

CAPITULO Ill. - DESARROLLO DE UNA VARIANTE DE CONCRETO AIREADO (PROPUESTA)

RESUMEN

En este capitulo se expone la parte experimental de ia presente investigacién, que consia de la propuesta desarrollada dei material, desde sus componentes, pasando por las pruebas fisicas, hasta los resultados de las mismas en donde se definen las propiedades de la propuesta, para que en los capitulos finales se pueda exponer las aplicaciones de dicho material propuesto.

En este capitulo se comienza con los componentes y materias primas a utilizar y con las recomendaciones previas del disefio de la mezcla, la cual nos serviré para la fabricacién de especimenes para pruebas.

ilL1. — SELECCION DE LAS MATERIAS PRIMAS PARA USAR EN LA PROPUESTA DE CONCRETO AIREADO.

La seleccién de las materias primas para fa presente propuesta se ha venido comentando desde el marco tedérico y se realizd basicamente de acuerdo al siguiente proceso:

1. Determinacién de ta funcién de la mezcla 2. Comparativa de las materias primas con las usadas en los concretos y materiales similares

para el caso especifico de los agregados y cementantes a emplear 3. Tentativa de seleccién de materiales producto de desperdicio a usar para el caso de tos

agentes aireadores de !a mezcla

4. Seleccién particular de materiales para la fabricacién de la mezcla propuesta por las

caracteristicas fisicas y quimicas de cada componente

§. Elaboracién de fichas técnicas de cada componente (ver en los anexos en la parte final del documento)

1°. ~ Determinacién de la funcién de la mezcla

Se trata de una mezcia que se forma mediante un compuesto el cuaf esta determinado por cada por cada una de los materiales empleados para su elaboracién por lo que el objetivo en ia parte practica es crear una variante de concreto ligero de tipo aireado.

En la mayoria de jos concretos hay constantes de materiales o componentes de la mezcla, como et cemento y el agua jos cuales no cambian y que en combinacién con agregados y aditivos forman una mezcla

que ilamamos concreto y si a esto le sumamos que nos interesa un concreto aireado, por tanto necesitamos un agente que nos ayude a airear el] material.

(cemento y agua)

Constantes +

(Cagregados y aditivos)

Variables

Para nuestro caso he determinado variar dos cosas: los agregados y el proceso de aireacién.

42

2°. — Comparativa de materias primas utilizadas en la elaboracion de concretos

aireados similares

La comparacién de dichos materiales como cemento, arena, cal, grava y otros agregados y cementanies que se utilizan normalmente en la elaboracién de concretos debido a sus caracteristicas tanto

fisicas y quimicas, nos evan a la busqueda de otras materias primas que sean similares pero que mejoren las condiciones mecanicas y econdmicas a los que estan sujetos los materiales de construccién. Por tanto

determiné en forma de hipdtesis el uso de ceniza pulverizada en calidad de agregado fino, debido a sus

propiedades fisicas de la ceniza, principalmente la de origen volcanico; tales como la finura, densidad,

conductividad, trabajabilidad; y también sus propiedades quimicas como alto contenido en silice y minerales

liticos ademas de su gran propiedad como puzolana. Esto para sustituir parcial o totalmente a la arena en

concretos aireados la cual es una constante casi inamovible en la fabricacion de diversos tipos de concreto.

Quedando para nuestra propuesta el cementante constante debido a que el cemento Portland es el

mas apropiado y mayormente usado en la mayoria de los concretos.

3°. — Tentativa de seleccion de materiales producto de desperdicio

En la mezcla propuesta, como variante de concreto aireado, necesitaba basicamente un agente que expandiera o aireara la mezcla en forma similar a Ja que se usa industrialmente y sin alterar las propiedades de

la mezcla, por lo que tenia dos opciones basicas:

« Airear la mezcla mediante ei proceso de licuado 0 espuma * Ajrear la mezcla desde la combinacién quimica y fisica de cada componente

Por lo que opté por la segunda para encontrar un agente econdémico y funcional; ya que los que se usan industriaimente en los concretos similares al de la propuesta son sustancias caras como la pasta de

aluminio puro y la espuma Lite que es una marca registrada también muy cara. Por lo que decidf utilizar un

desperdicio de fundicién industrial ilamado poivo de escoria de Zinc que es muy abundante en el proceso de

produccién de Zinc y dei Oxido de Zinc; es un polvo combinado con otras sustancias producto de escoria que al contacto con el agua desprende Hidrégeno lo que produce la aireacion del compuesto de ia propuesta y produce miles de celdas o burbujas aisladas dentro del material en el momento del fraguado, lo que aligera el

maternal expandiendo su volumen en un pequefio porcentaje al momento de secarse. Antes de llegar a este agente aireador, verifique y probé por medio de analisis fisico los siguientes:

= Polvo de escoria de Zinc ( fundicién)

« Oxido de Zinc (proceso de produccién de Zinc)

* Escoria de Aluminio ( metalurgia)

=» Escoria de Cobre ( metaturgia)

» E€scoria de Cadmio ( metalurgia)

» Agua oxigenada

—n comparacién con los existentes en la produccién industrial del material similar al de la propuesta:

* Polvo de aluminio puro (metalurgia y transformacidn del aluminio)

» Pasta de corte de metales diversos (transformacién de jos metales) *» Espuma Lite ( agentes quimicos con base de poliestirenos)

4°. ~ Selecci6n integral de materias primas para la propuesta

Ya teniendo las materias primas basicas como el agregado fino de ceniza pulverizada de origen voicanico y el agente aireador producto de desperdicio de fundicién del Zinc, podemos integrar en una lista los componentes a usar:

CEMENTO PORTLAND CONSTANTE DE LO TRADICIONAL AGUA NORMAL

CENIZA VOLCANICA LAPILLI VARIABLES POLVO DE ESCORIA DE ZINC (Para mayor informacién técnica ver las fichas en los anexos;1-4)

TABLA 9. - MATERIALES PARA CONCRETO DE LA PROPUESTA Ver en los anexos las fichas técnicas de cada material para mayor detallie.

ill.2, - MATERIAS PRIMAS Y COMPONENTES DE LA MEZCLA A UTILIZAR

Las materias primas de la propuesta ya se han venido mencionando desde tos primeras capitulos, ademas del proceso basico anterior; en esta parte se explicaré y se enlistara las caracteristicas de cada componente que nos va a servir para mas adelante disefiar las mezcla con la cual se haran las pruebas con los especimenes.

La lista de materias primas para ia propuesta es la siguiente:

CEMENTO PORTLAND NORMAL, COMO AGLUTINANTE. CENIZA PULVERIZADA, COMO AGREGADO FINO, LAPILLI, COMO COMPLEMENTO AL AGREGADO LIGERO. ARENA, COMO COMPLEMENTO AL AGREGADO. (Opcional) POLVO DE ZINC O EN SU CASO: ESCORIA DE ALUMINIO FUNDIDO, DESPERDICIO DE CORTE DE ALUMINIO O AGUA OXIGENADA, COMO AGENTES AIREADORES.

« AGUA POTABLE.

ee eee

1.- El cemento Portland es el mas usado en fa edificacién y para nuestro caso sera de tipo normal |, marca cruz azul, que nos servira como agente cementante en la mezcia.

‘ Su composicién quimica se puede resumir en lo siguiente:

CONTENIDO % APROXIMADO. CAL (Gad) 60-85 SILICE (Si02) 7-15 ALUMINA (Al2 03) 3-8 HIERRO (Fe203) 0.5-6 MAGNESIO (MgO) 0.1-4 TRIOXIDO DE AZUFRE (S03) 1-3 ALCALIS 0.21.3

Para un mayor detalle ver ficha técnica N° 1 en los anexos.

TABLA 10. -~- CONTENIDO QUIMICO DE CEMENTO.

44

Caracteristicas fisicas de los compuestos del cemento. Fisicamente los cementos proporcionan fo

siguiente: Resistencia mecanica

Hidratacién

Cambios volumétricos. Resistencia a los sulfatos

Resistencia a la congelacién y deshtelos Rapidez de reacci6n en las mezclas. o

oeeeve

El peso o gravedad especifica del cemento equivale a un valor de 3.15, y se refiere a la densidad especifica del material.

El peso volumétrico del cemento en equivale aproximadamente 860 kg/m3

2.- Ceniza pulverizada Ya se ha mencionado su obtencién y algunas de sus caracteristicas, las cuales se resumen a

continuacion. Composicién quimica genérica:

COMPONENTE % APROXIMADO.

COMPONENTES BASICOS:

OXIDO DE SILICIO 50 OXIDO DE ALUMINIO 17-30 TRIOXIDO DE AZUFRE 4

OTROS COMPONENTES: .

TiO2 0.4 F203 5.39 Mno 0.1 Mng 2.46

CaO 3.14 Na20 4.28 K20 4.78 P205 0.30

ara mayor detalle ver ficha N° 2 en los anexos.

TABLA 11. - COMPOSICION QUIMICA GENERAL DE LAS CENIZAS PULVERIZADAS. (VOLCANICAS Y DESECHOS)

Las propiedades fisicas de las cenizas dependen de las proporciones relativas en vidrio, minerales,

fragmentos liticos de su composicién quimica, lo cual varia en varios tipos de ceniza, ya sean de desperdicios

de altos hornos como de minas volcanicas.

Y sus caracteristicas fisicas se resumen asf: * DUREZA — Varia entre 2-7 en la escala de Mohs®. e DENSIDAD. - Varia entre 0.5 y 2 g/cm2, dependiendo de su humedad y del tipo de ceniza que

puede encontrarse en un rango superior.

%8 1a escala de Mohs, es una escala de 1-10 que clasifica los minerales desde los mas suaves hasta los mas

duros, asi la escala se forma por’ talco, yeso. calcita, fluorita, apatito, plagioclasa, cuarzo, topacio, toridén y diamante Entonces 2 = yeso y 7= a cuarzo, y se puede tomar un valor medio de 5 5 Mohs que corresponde al

vidrio voleanico , e incluso la ceniza se usa como un abrasivo en fa produccién industrial.

45

PESO

a T 1 om DE ESPESOSR DE CENIZA/1 m2

EJERCE UN ESFUERZO DE 20 KG/M2.

FIGURA 10. -DENSIDAD MEDIA DE DISTINTOS TIPOS DE CENIZA PULVERIZADA.

e CONDUCTIVIDAD. — la conductividad eléctrica de la ceniza humedecida en proporcién 1: 1 agua — ceniza, varia desde 214 Ohms a 164 Ohms; dependiendo de su finura de una micra a 0.8 mm.

En resumen la ceniza es parte de la propuesta principal de la investigacién por su calidad de desperdicio y sus propiedades térmicas y acisticas que dan al concreto, adem4s mezclada con el resto de tos componentes, en particular con el lapilli de origen volcanico, se disminuye la contraccién por secado, ya que por si sofa fa ceniza no responderia bien al fraguado rapido, pero eso no es problema.

Su finura varia entre una micra y 0.8 mm. pero para efectos de !a propuesta tomaremos un valor de la malla para establecer una granulometria de 300 a 150 um.

El peso o gravedad especifica de la ceniza equivale entonces a un valor entre 2 y 2.75. El peso volumétrico de la ceniza es de alrededor de 950 kg/m3 La conductividad térmica de Ia ceniza en promedio equivale a 0.19 Jim2s°C/m

3.- Agregado ligero de origen volcanico (lapilli). para mayor detalle ver ficha técnica N° 3 en los anexos.

Producto de origen volcdnico piroclastico, al igual que ta ceniza pulverizada. Constituido por fragmentos rocosos de 0.1 a 10 mm de diémetro. E! lapilli en la propuesta nos sirve para disminuir a contraccién por secado y aumenta la resistencia a la compresién; sus caracteristicas principales son tas siguientes:

El lapilli es un material que contiene principalmente silice y restos de minerales de la lava volcanica que al enfriarse y evaporarse los gases se conforma un material muy ligero a manera de vidrio volcanico: ademas contiene silicatos dobles de calcio (2Ca SiO2), y magnesio con un poco de alumina y oxido de hierro, La granulometria a utilizar seria de 4 mm. a 20 mm, tal y como se puede obtener de las vetas. Para fines especiales, este material se puede pulverizar facilmente.

Se presenta en estratos o vetas. En combinacién con el cemento, ef material acta como agregado ligero y junto con la ceniza como agregado.

Para el Lapilli el peso o gravedad especifica equivale a: 2.6. EI peso volumétrico del lapilli equivale a: 750 kg/m3.

4.- Arena silica o normal para construccién.

Esta sera complemento al agregado fino para consolidar la mezcla. Este tipo de arena es el mas usado en la construccién en México, con la cual se prepara el concreto normal de peso comin y Ios distintos morteros que usamos cotidianamenie.

GRANULOMETRIA A USAR: DE 0.1mm a2mm

La arena mas usada en Ja construccién proviene de sedimentos de roca Silicea o caicarea de grano fino o suelto. esta no es viscosa como Ia arcilla, sino por el contrario es granular y sus propiedades mecanicas son:

46

No cohesiva

Sujeta a contraccién intermedia Agregado fino para concretos estructurales Resistencia optima a la compresién acompafiado de un cementante adecuado,

NOTA: En ocasiones, en pruebas de laboratorio se utilizan arenas especiales como ta arena IMCYC;

en nuestro caso utilizaremos un tipo de arena de ja mas usada en la mayoria de las obras con concretos y

morteros, para aproximar mas los efectos reales de la propuesta; ya que si utilizaramos la arena IMCYC, las resistencias del material se elevarian solo para los especimenes y no garantizaria la misma resistencia en su

aplicacién en ta construcci6én, ya sea con prefabricados o en obra. Ademas en la presente investigacién se va utilizar en muy poco porcentaje y de manera opcional.

El peso especifico de !a arena natural equivale a: 2.55

El peso voiumétrico de la arena que vamos a utilizar es de 1, 600 kg/m3

5. - Polvo de Zinc y/o agua oxigenada (como agentes aireadores). Para mayor lle ver ficha técnica N° 4 en los anexos. det 9

La pasta o polvo de Zinc intermedio® la encontramos industrialmente en forma de oxidos y compuestos; de manera natural, en la cincita ( oxido de Zinc o ZnO), en carbonatos de Zinc, y 6xidos mixtos con hierro y magnesio.

e Las minas mas grandes estan en EUA, Inglaterra, México, y Rusia.

e Es uno de los metales mas abundanies del planeta.

e Su obtencién principal es por fa fundicién de oxido de Zinc +carbono, obteniendo Zinc y como extra oxido de carbono.

Propiedades mas importante del Zinc:

e En los acidos desplaza al hidrégeno.

e Es anticorrosivo combinado con otros materiales. *« Se obtiene en forma de sal o polvo.

Aplicaciones industriales:

« | carbonato de Zinc se usa en la ceramica. (CO3Zn)

« I cloruro de Zinc se usa para cementos especiales. ( Cl2zn)

e i cromato (Cr4Ozn), se usa para recubrimientos anticorrosivos y galvanizado. e £1 fluoruro de Zinc ( F2Zn) para galvanizados.

« El ortofosfato, (PO4 H Zn * 3H20), se usa como cemento dental.

e El Oxido de Zinc (ZnO), 0 cincita, se usa para ceramica, para cementos, pigmentos, vulcanizacién

etc.

NOTA IMPORTANTE. La reaccién quimica con la hidratacién del cementante a utilizar equivale a:

227n + «3Ca(OH)2 + = B H20 cS 3CaOZn2036H20 + sud

POLVO GAS DE 7A DE ZINC CALHIDRATADA —_ZINCATO DE CALCIO HIDROGENO

PRUEBA QUIMICA CON ZINC.

~ El Zinc intermedio se determina mediante su andlisis quimico que depende de la variacion en porcentaje de ficrro.

cadnuo. alumimo. s estafio. Jos cuales oscilan en porcentajes minimos como: 0.03. 0.50, 0.73 5 0.4 respectivamente.

Segun las normas de la secretaria de comumicaciones y transportes. 47

Agua oxigenada ( opcional, como complemento a la aireacién)

Dependiendo de] grado de aireacion y aligeramiento de la mezcla que se requiera, se puede utilizar agua oxigenada en complemento al polvo de Zinc y también para mejorar la trabajabilidad de ta mezcia junto con el agua normal.

El agua libera oxigeno durante fa mezcla con el resto de los componentes y se gasifica aun mas, el Zinc como ya vimos libera gas de hidrégeno. y tedricamente lo podemos représentar en la siguiente ecuacién quimica:

2Zn + 3Ca(OH)2 +6H20 + H202 => 3CaZn2036H20 + uff + O02 t

ZING Cai hidratada + agua oxig. Cincato de calcio ' + hidrogeno + Oxig.

6, — Agua. ( normal)

Por ultimo el agua normal, debe ser potable y limpia sin ningiin agente contaminante ta cual funcionara como medio cojoidal para que se realice todo el proceso quimico de los componentes de la mezcla a realizar.

Ili, 3. - RECOMENDACIONES DE DISENO DE MEZCLAS DE LA PROPUESTA PLANTEADA PARA LA FABRICACION DE ESPECIMENES DE PRUEBAS

Objetivo. — Disefiar |a mezcta dptima para la propuesta de concreto aireado con el método propio de alreacion. -

Nota: Las propiedades que se requieren de concreto endurecido por !o general la especifica el disefiador de la estructura, en la propuesta se daran a conocer las propiedades particulares de la propuesta intermedias y minimas que resulten de las pruebas.

En si, la finalidad es producir concreto ligero de tipo aireado con el mayor ahorro posible, que contengan las caracteristicas minimas e intermedias de consistencia, resistencia y durabilidad.

Entre las consideraciones basicas estan: e Proteger el costo cubriendo las especificaciones de disefio, ya sea en fabrica o en obra.

« Aproximarse a las especificaciones minimas de disefio, las cuales las especifica el estructurista y el disefiador.

¢ La resistencia media estard sujeta al resultado de las pruebas y dependerd del proyecto arquitecténico, ya que por lo general la mayoria de fas especificaciones hablan de una resistencia

minima, lo cual trae ahorros a la economia.

« En Jas pruebas para disefio de mezclas, se le dara especial importancia a la trabajabilidad de fa mezcla; lo que depende de Ia relaci6n agua-cemento.

De las especificaciones tenemos que cuidar to siguiente: e La dosificacién de la mezcta.

* La resistencia a la compresién. « Los componentes usados: Granulometria de los agregados, para nuestro caso fino y ligeros; y su

forma de los mismos.

Los valores limite cubren ademas las siguientes propiedades: « ~=Resistencia minima a la compresién.

e Relacién max. agua — cemento.

48

« Contenido de aire generado.

e¢ Contenido max. de cemento y en nuestro caso de material de tapilli, para evitar el agrietamiento por

contraccién y aumentar la resistencia a la compresion.

*En ja propuesta, tomaré como resistencia minima a la compresién o de disefio, para ef concreto aireado, de manera que el grupo de varias pruebas se obtenga la media y posteriormente por medio de la desviacién estandar para obtener la minima 0 de disefio.

La siguiente tabla muestra las densidades caracteristicas con sus respectivas resistencias

caracteristicas o de disefio, que es a donde se pretende llegar con el desarrollo del material:

CONCRETO LIGERO DE TIPO AIREADO (RESISTENCIAS DE DISENO APROXIMADAS PARA LA PROPUESTA):

BAJA DENSIDAD MEDIANA DENSIDAD MAYOR DENSIDAD 300 KG/CM2 700 KG/CM2 1350 KG/CM2 Con una resistencia de disefio | Con una resistencia de disefid Con una resistencia de disefio

10 ~ 20 kg/cm2 40-55 kg/cm2 100-130 kg/cm2.

TABLA 12. - DENSIDAD Y RESISTENCIA DE DISENO O CARACTERISTICA DEL MATERIAL PROPUESTO,

11.3.1. - Disefio de mezclas Existen varios métodos para disehar mezcias. Para nuestro caso vamos a utilizar el método de

volumenes absolutos.

Y para disefiar de acuerdo a resistencias de disefio se utiliza el método ingles de la Road National.

METODO ESTADOUNIDENSE: La mezcla depende de la relacién del contenido de agua en kg, por m3 de concreto que determina la trabajabilidad de la mezcla, sobre todo para nuestro caso en agregado fino.

METODO DE LA ROAD NATIONAL DE INGLATERRA: La mezcla se determina mediante la relacién

agua /cemento y agregado / cemento, en forma indirecta.

Cabe hacer notar que no es posible realizar un disefio de mezcia en el estricto significado de jas palabras, ya que los materiales empleados cotidianamente son variables en esencia y muchas de sus

propiedades no pueden evaluarse de manera cuantitativa: por lo que se debe de presentar en jaboratorio combinaciones optimas entre los componentes de las pruebas, que parten de ciertas dosificaciones, en donde

en las mismas pruebas se realizan los ajustes necesarios para mejorar las propiedades de la mezcla.

Existen pruebas de laboratorio y la aplicacién en obra del material debido a las condiciones fisicas del

jugar en un porcentaje de aproximadamente un 50% de diferencia entre pruebas de laboratorio y condiciones in situ. Por ejemplo si en una prueba tienes un 10 % de variacién, en obra quiza tengas un 20 % de variacién. Y

podemos mencionar en este caso, que Jas pruebas en especimenes a veces salen con dosificaciones

sobradas, principalmente en agregado, comparado con fa aplicacién del material en el lugar. ( Hamese planta o en la obra.)

Existen otros factores que son secundarios como: manejo, transporte, colado, Jo cual se ajusta de manera facil en el proceso de construccién. Para nuestro caso el desarrolio de una variante nueva nos obliga a

experimentar dentro de tiempos limites, por la naturaleza del trabajo, y concluir algunos aspectos por

experiencia propia y establecidos con anterioridad.

49

Oo

9

Il.3.2. - Factores de eleccién de las proporciones de la mezcia®’

Consideremos que el material debe resultar econdmico y durable, por lo que debemos considerar para nuestras pruebas lo siguiente:

=

ap

Resistencia media. Resistencia minima. Relacién entre ambas resistencias. Control de calidad. Durabilidad del material, Trabajabilidad de la mezcia. Tamafio del agregado fino. Relacién agregado —cemento. Relacién agua — cemento.

La resistencia media sera la que resulte de las pruebas. La resistencia minima se basa en la suposicién del disefio estructural, y la llamaremos resistencia caracteristica’’, y tendré que ser menor que fa media por una variacién determinada mediante ta distribuci6n de tos resultados de las pruebas, que pueden describirse mediante las desviaciones media y estandar: A partir del conocimiento de que un espécimen tenga una resistencia que difiera de la media en una cantidad dada; asi podremos definir la resistencia minima de una mezcla determinada. ya que no puede especificarse un minimo absotuto porque siempre hay la posibilidad de que una prueba se localice por debajo del minimo. Por lo que el minimo es un valor que debe excederse por una proporcién predeterminada de todos los resuitados de las pruebas. Utilizar por tanto una resistencia caracteristica que exceda el 95% de los resultados de todas las pruebas.

Utilizar grupos de especimenes en vez de cilindros individuales para las pruebas. 6 (desviacién estandar) es proporcionat a la resistencia a la compresién. De un rango de 0 a 204 kg./om? La resistencia es éptima cuando la desviacién estandar sea menor del 25% de la resistencia de disefio. La media no debe ser menor que la minima. La minima no se debe de alejar tanto en un 25 % de ta desviacién estandar. Y en el faboratorio debe ser no mayor de 12.5% max. de la desviacién estandar, debido al mejor control que se tiene.

Existe un enfoque de ia norma AC! para ta resistencia minima en relacién con ta resistencia media. Para nuestro caso manejaremos concretos ligeros pero la regla es la misma para cualquier tipo de

concreto:

Existe una probabilidad de 0.01 de que el promedio de tres pruebas consecutivas (definido como promedia de dos especimenes) sea menor que la resistencia de disefio.

En términos de desviacién estandar tenemos:

Fe min=Fe media +2.32 * desviacion estandar (6) / V3

Los requisitos de las especificaciones en los especimenes, para nuestro caso, pueden variar desde: Que el promedio de tres pruebas consecutivas no sea inferior a la resistencia minima estipulada. Que el 90% de todas fas pruebas exceda el minimo. Que ninguna prueba sea inferior al 80% del minimo.

Hasta:

Tecnologia del concreto: médulo Ill, Disefio de mezclas, Pags. 279-356, IMCYC, 1996. *" | a resistencia varacteristica serd igual a la requerida en el disefio estructural la cual se determinard de Jas pruebas de laboratonio, mediante el analisis de los resultados y las desviaciones estandar de las medias obtenidas.

30

La media de 4 pruebas consecutivas exceda Ia resistencia caracteristica por un valor de 15 kg/cm2

del total de la resistencia caracteristica de concretos aireados de 60 kg/em2 para concretos

ligeros.

Ninguna prueba menor at 85% de la resistencia caracterfstica definida como un valor que se espera

sea excedido por un 95 % de todas las pruebas.

Por tanto debemos establecer un porcentaje limite de variacion para la relacién entre la media de los resultados y la resistencia minima, por medio de la desviacién estandar y el coeficiente de variacion que resulte de las pruebas realizadas mas adelante en este mismo capitulo. Esto se determinara en las pruebas, ya

que para el concreto normal o superior de 204 kg/cm2, existe en las normas estadounidenses un porcentaje de variaci6n que separa a la resistencia media de la minima, que estriba aproximadamente en 2.64; para lo que en

nuestro caso hipotéticamente se espera de un denominador de 4, para el concreto ligero del tipo que estamos

desarrollando, debido a que en menor resistencia se debe tener una menor variacién, y a mayores resistencias la variacion no influye de manera importante en las aplicaciones y usos que se tengan del material.

i.3.3. - Control de calidad Si las resistencias minimas y medias estan fo mas cerradas la cantidad de cemento a emplear es menor. Cuando la desviacién estandar aumenta, la cantidad de cemento es mayor para una dosificacién de una resistencia minima La resistencia se incrementa con el tiempo y en concretos aireados a menor velocidad

La trabajabilidad depende de la granutometria del agregado y su capacidad de absorcién de humedad, y esto a su vez recae en fa relacién con el agua, lo cual disminuye ta resistencia a !a compresion { e} exceso del agua)

A cada factor se fe puede adscribir una desviacién estandar por separado y son aditivos en forma de faiz cuadrada para nuestro caso en la situacién de proporcionamiento de mezclas:

d=V(81 24822) Esto recae por el control en el costo. Resumiendo una parte importante de las recomendaciones basicas para propuesta, tenemos:

= Norma ACI — AC ( Instituto Americano del Concreto. Normas para aerated concrete)

La ACI en sus normas® para concreto ligero, recomienda limites de densidades entre 400 y 1440 kg/m3, aunque podemos producir concretos alreados desde 300 a 1800 kg/m3. Por jo que varfan las resistencias a

compresion segun las densidades a emplear y segtin las dosificaciones empleadas. Se pueden hacer unidades reforzadas con densidades de 480 a 720 kg/m3. Se usa el curado por autoclave, pero para nuestro caso vamos a sustituir ese paso con la incorporacién de lapullf. de origen voleanico. Una densidad de 700 kg/m3 seria de 1/3 a % de un concreto de peso normal en densidad; y este se podria reforzar con acero y utilizar para fines estructurales de manera 6ptima. Uno de 750 kg/m3 debe tener aprox una resistencia a la compresién de 50 kg/em2 O mayor, segiin el disefio de la mezcla. El concreto alreado tiene un aumento de la resistencia a ja compresién de manera lineal, durante los primeros doce meses, asi que las pruebas presentes se haran solo a 14 dias o a 28 dias por la naturaleza del trabajo Para el proceso de atreacién se utilizara, como ya lo habiamos mencionado, Zinc en un 2 o 3% del peso del cemento, como agente alreador Esto sustituye el uso de agentes espumosos usados normalmente para

producir concreto aireado ligero, y que proviene de una proteina hidrolizada lo cual es mas cara que la propuesta antes mencionada.

Debe de tomarse en consideraci6én que los agregados finos, como el de la propuesta absorben una mayor cantidad de agua, incluso un 20% mas que el concreto normal, y para el disefio tomaré mas en cuenta la

relacion cemento agregado y la relaci6n agua — cemento para regular la trabajabilidad de la mezcla.

Se recomienda que el agregado fino este moderadamente himedo Ei método de la ACI se puede aplicar en cuaiquier condicién de humedad, ya que este método no requiere de

determinar la absorcién def agregado Sin embargo la humedad debe ser constante para todas las pruebas.

E! volumen de agregado determina el volumen fina! de cavidades del contenido de pasta y su trabayabilidad. El uso moderado y suficiente de cemento reduce la contraccién, de igual forma las fibras sintéticas o naturales, que para nuestro caso sera material siliceo de lapilli

noe

mo

* Se recomienda para este tipo de pruebas un revenimiento de 75mm, en relacién con la consistencia de humedad.

¢ Se deben hacer pruebas con distintos contenidos de cemento para distintas resistencias a compresién, con una misma trabajabilidad.

e Las practicas en Inglaterra para concretos de este tipo son similares a las del concreto normal refirigndose al tamafio de un mismo agregado. ( BS 3797; PARTE 2; 1988)

* Las celdas 0 cavidades que se deben de formar en el material oscilan entre 0.1 y 2mm. e Una consistencia correcta controla fa evolucién de la aireacién o aireacién.

111.4, -EJEMPLO DE DISENO DE LA MEZCLA PROPUESTA

Para el disefio de la mezcia propuesta vamos a partir de jas proporciones que usariamos en relacién cemento / agregados para 1 m3 de concreto de este tipo.

Los agregados constaran de tres componentes: cenizas pulverizadas, lapilli como agregado ligero y arena natural en Ja dosificacién™ siguiente: cemento / ceniza / lapillf / arena; 1: 3: 0.25: 0.25

Relacién 1: 3 de cemento / cenizas para una resistencia mediana y el 25% del contenido en peso det cemento para ei lapillf y/o la arena en su caso, respectivamente.

El agua estard definida mediante el concepto de llenado de vacios™ para 1 m3 y la relacién con et cementante: 1 -(volumen absojuto de cemento) = al volumen absoluto de agua. Variando este concepto en el sentido de la trabajabilidad que se requiera, porque seré necesario hacer pruebas al tanteo, debido a que es una mezcla en desarrollo, Hasta una relacién de 1: 1 como max. en el caso de que el agregado fino este muy seco,

El agente aireador se considera aparte en un 2% a 3% del contenido de cemento.

Existen relaciones de dosificaciones para distintos concretos ligeros de agregado / cemento y agua cemenio pero son para otros tipos de componentes de mezcias y diferentes procesos de aligeramiento.

1°. - Partimos de los pesos especificos y de los pesos volumétricos de los materiales, los cuales se pueden obtener de algtin manual o para nuestro caso de investigacién de experiencias en laboratorio en el presente trabajo.

DATOS:

COMPONENTE PESO ESPECIFICO PESO VOLUMETRICO CEMENTO 3.15 860 KG/M3 CENIZA DE 0.8 A 2.75 DE 700 A 950 KG/M3 LAPILLI 2.6 750 KG/M3 ARENA 2.55 1, 600 KG/M3

TABLA 13. -- PESOS ESPECIFICOS Y VOLUMETRICOS DE LA MATERIA PRIMA PROPUESTA.

y 4 dosificacion de las mezclas se realizard por peso en kgs. En relacién con el cemento. *4 81 Hlenado de vacio, es un concepto arbitrario para determinar el proporcionamiento del agua en la mezcla en los métodos tradicionales y de volumenes absolutes y se relaciona con el contemdo de cemento: | —- Contenido de cemento = Contenido de agua, *

ae

vv

2°. - Obtencion de los volgmenes absolutes por m3:

Para el cemento: = peso volumétrico/peso especifico X 1000=860/3.15X1000=0.273 Para la ceniza = 950/2.75X1000=0.345 Para el lapilli = 750/2.6X1000=0.288 Arena natural = 1, 600/2.55X1000=0.627 El agua = 1 — (volumen absoluto de cemento) = 1 - 0.273=0.727

3°. - El volumen absoluto para una proporcion dada es, en el ejemplo:

CEMENTO (1) (0.273) =0.273

CENIZA (3) (0.345) =1.035

LAPILLI (0.25) (0.288) =0.072

ARENA (0.25) (0.627) =0.156

AGUA (1) (0.727) =0.727

=2.263 m3

4°, - Por proporciones tenemos:

CEMENTO: 0.273/2.263=0.120m3

CENIZA: 1.035/2.263=0.457m3

LAPILLI: 0.072/2,.263=0.031m3

ARENA: 0.156/2.263=0.068m3

AGUA: 0.727/2.263=0.321m3

TOTAL =1. 00

5°. - Los volumenes obtenidos se refieren a m* absolutos, por lo que’ hay que

transformarlos a kilogramos:

CEMENTO: 0.120 x 3.15 x 1000 =378 KGS.

CENIZA: 0.457 x 2.75 x 1000=1, 256"

LAPILLT: 0.031 x 2.60 x 1000=80.6 KGS.

ARENA: 0.068 x 2.55 x 1000=173.4 KGS.

AGUA: 0,321 x 1 x 1000=321 LTS.

A todo esto se le va agregar durante e! mezclado el polvo de Zinc en un 2% aprox. Del contenido de cemento, para este caso 378 kgs X 0.02 = 7.56 kgs de polvo de Zinc para obtener una aireacién o aireacién estandar en 1 m3 de concreto aireado.

En el laboratorio realizaremos mezclas con especimenes y los someteremos a distintas pruebas de resistencia y sabremos al momento de que el material fragile, que densidad del material tendra ya seco. (ya sea a los 14 0 28 dias)

Notas: * Si se requieren los valores comerciales de la arena en m®, solo se transforma de ja siguiente manera’

Se divide la cantidad en kilogramos / el peso volumétrico de fa arena natural:

=173.4 kgs./ 1, 600 kg/m3 = 0.108 m3 ( en metros ctibicos.)

* El Japillf se considerara en kilogramos igual el cemento

¢ Cabe hacer notar que e! valumen aumentara en un % que analizaremos en el laboratorio. (se estima de 250%)

lil. 5. - PROCEDIMIENTO PARA FABRICACION DE ESPECIMENES PARA PRUEBAS

{En cilindros de 4” de diaémetro por 8” de altura):

Foto: Silverio Hernandez, México, 1999.

FIGURA 11. —-MOLDE TIPICO PARA FABRICACION DE ESPECIMENES PARA PRUEBAS DE CONCRETO.

Para fabricar los especimenes deseados seguiremos fos siguientes pasos.

OBJETIVO:

« Fabricar especimenes del material propuesto en el disefio de la mezcla para pruebas posteriores.

EQUIPO:

« Balanza que cumpla con el requisito siguiente: para un peso de 2 kilos se permitira una variacion

de +-2 gr.

e =©Pesas

e Tamices: de 2mm para arena natural y de 300 um para las cenizas.

e Probetas graduadas. * Moldes para los especimenes. (cilindros metalicos de 4” de diametro y 8” de altura)

¢ Batidora, tazén y paleta.

« Pisén de material no absorbente. e = Liana.

TEMPERATURA Y HUMEDAD: La temperatura ambiente del laboratorio, materiales secos, moldes, y

utensilios deberan mantenerse entre 20 y 27 grados centigrados. La del agua de mezctado sera de 23°C.

GRANULOMETRIA DE AGREGADOS: Deben de pasarse por las mailas especificadas en los

tamices.

Ceniza, tal como se obtiene de la beta si es volcanica, si es de combustion, se pasa en el tammz para

300 micras. El lapilli, debe pasarse por una malla para una granulometria maxima de 10 mm. Cuando se utilice arena natural, esta debera pasar por la malla de un tamiz de 2 mm. como maximo.

E! polvo de Zinc se considera en un tamiz de 0.5 mm. como maximo.

NUMERO DE ESPECIMENES: Deberan especificarse en cada periodo de prueba. ( minimo tres) Para este caso voy a utilizar 6 en cada periodo de prueba.

PREPARACION DE LOS MOLDES: Las caras interiores de los moldes se cubren ligeramente con

aceite mineral, a su vez se aplican en las superficies de contacto de las mitades una capa deigada. Después de

ensamblar los moldes se quita el exceso de lubricante de las caras interiores y de las superficies superior e inferior de cada molde. Se unen los moldes a la placa de base, que debera ser plana, no absorbente y que

haya sido ligeramente cubierta con los lubricantes sefialados. En las lineas exteriores de contactos entre

moldes y placa de base, se aplica una mezcla de tres partes de parafina y cinco de resina por peso, calentada

alrededor de 120 grados centigrados, de modo que se formen uniones impermeables entre los moldes y la placa de base.

PROPORCIONAMIENTO Y MEZCLADO DEL MORTERO El proporcronamiento para jas pruebas se determinaron mediante numerosas pruebas, de las cuales

las primeras fueron al tanteo, y por medio de ajustes de trabajabilidad, fraguado, densidad aparente, fluidez en el mezclado, resistencias a compresién, contraccién y otras observaciones en el laboratorio se llegd a una

proporcién de 1: 3. 0.25, en relacién con el peso de cemento, agregado fino (ceniza) y agregado tigero (lapilli),

respectivamente, El polvo de zinc sera de un 3% del peso del cemento.

MOLDEADO DE ESPECIMENES En un tazén de mezclado se integra el agregado con el cemento y el lapilli hasta obtener una mezcla

uniforme en seco, y se agrega el 3% del polvo de Zinc o la escoria de aluminio, y se mezcla uniformemente,

para posteriormente agregar el agua en la cantidad sefalada de no mas del 100% de! contenido de cemento.

Se mezcla alrededor de 2 minutos con Ja batidora y con una paleta para bajar las capas adheridas en las

paredes del tazon. Inmediatamente después de esa operacién se vacia en el molde y se empiezan a moldear

fos especimenes al cabo de no mas de 6 minutos por el grupo de 6; y se apisona por 10 segundos cada uno con la Jlana en movimientos de zig-zag. Finalmente se curan al aire libre humedeciendo ligeramente ta

35

superficie durante et fraguade, que dura un promedio de 3.25 hrs. Se dejan a los 14 dias, para ejercerles las pruebas correspondientes.

Foto: Silverio Hernandez, México, 1999

FIGURA 12. - GRUPO DE 6 ESPECIMENES PARA PRUEBAS EN LABORATORIO.

ill.6. - PRUEBAS FISICAS SOBRE ESPECIMENES DEL MATERIAL PROPUESTO Y RESULTADOS DE LAS MISMAS

Ya teniendo las mezclas anteriores y los especimenes listos a los 14 y/o 28 dias, se procedera a realizar las pruebas fisicas siguientes:

DETERMINACION DE LA DENSIDAD EN MATERIAL SECO RESISTENCIA A LA COMPRESION OBTENCION DEL MODULO DE ELASTICIDAD RESISTENCIA A LA TRACCION

En total son 3 pruebas fisicas importantes para conocer las propiedades exactas del material propuesto. Considerando que la densidad se obtiene directamente pesando e! material por m? y el mdédulo elastico se obtiene con datos previos como la misma densidad y su resistencia a fa compresién.

1.6.4. - OBTENCION DE LA DENSIDAD DEL MATERIAL DE LA PROPUESTA

En esta parte se obtendra la densidad del material seco que se esta proponiendo de una forma muy sencilla, ya que solo se tiene que pesar ef especimen y después por medio de la regia de tres saber cuanto pesa para 1m®, asi obtendremos el valor en Kg/m3.

Medidas del cilindro: 20 cms. De altura y 10 cms, De didmetro; VOLUMEN: 1570.79 cms5 Peso del cilindro = 1400 grs.

Si 1570.79 cm> = 1000000 cm3_; Densidad = 891.271 Kg /m> 1400 grs. x

56

HH.6.2. -

MAS IMPORTANTE DE TODAS, EL PROCEDIMIENTO SERA EL SIGUIENTE: PARA LA PRIMERA PRUEBA DE RESISTENCIA A LA COMPRESION, LA CUAL ES LA

Objetivo. - Determinar la resistencia ala compresion de la mezcla caracteristica.

Equipo. - Maquina universal Hidraulica AMSLER.

Silverio Hernandez, Laboratorio de materiales de la ESIA, 1999,

FIGURA 13. - MAQUINA UNIVERSAL AMSLER PARA PRUEBAS DE CILINDROS DE CONCRETO.

Foto: Silverio Hernandez,i999.

FIGURA 14, - CONTROLES DE LA MAQUINA DE PRUEBA AMSLER

57

Procedimiento:

" Los especimenes deben ensayarse para nuestro caso después de 28 dias con su curado respectivo basandose en humedad cubriéndolos con piasticos para un mejor fraguado. Todos las especimenes correspondientes a una determinada edad se romperan dentro de las siguientes tolerancias permisibles:

Edad de prueba tolerancia permisible en horas

24 hrs. +-% 3 dias +-4 7 dias +-3 28 dias 4-12

= Se saca el espécimen del cuarto de curado después de ios dias definidos anteriormente:

ih

i et i

Pie wee: i

i

Foto: Silverio Hernandez Moreno, México,1999,

FIGURA 15. --CUARTO DE CURADO POR VAPOR O AUTOCLAVE.

Fete: Silverio Hernandez, México, 2000.

FIGURA 16. -- INTERIOR DEL CUARTO DE AUTOCLAVE MOSTRANDO LOS ESPECIMENES.

FoUct

Posteriormente se cabecean los especimenes que pudieran estar ligeramente

defectuosos 0 en otro caso se pasan directamente a las pruebas:

Silverio Hernandez Moreno, México, 2000.

FIGURA 17. --ESPECIMEN DEL MATERIAL DE LA PROPUESTA (ZINCRETO)

Cada espécimen se limpia hasta que quede superficialmente seco; ademas, debe

retirarsele cualquier incrustacién o grano de arena o agregado flojo de las caras que

vayan a estar en contacto con las placas de la maquina de prueba. Las superficies

deben verificarse mediante una regla; si hay una curvatura apreciable ptilase la cara o

caras hasta obtener superficies planas, o bien descartese el espécimen.

Se aplica una solo carga para concretos ligeros sobre la base de 10 toneladas entre 20 y 80 segundos sin interrupciones aplicando la carga hasta la falla. Las cargas se

aplican a las caras del espécimen que estuvieron en contacto con las superficies

planas del molde: cuidadosamente se coloca el espécimen en la maquina de prueba debajo del centro de la placa que tiene apoyo esférico. Antes de ensayar cada

espécimen hay que cerciorarse de que el asiento tenga libertad de movimiento. No

59

deben usarse materiales para dar apoyo acojinado. No debe aplicarse ninguna carga inicial para especimenes de concretos ligeros.

Como se muestra en las siguientes imagenes:

Foto: Silverio Hernandez, México, 2000.

FIGURA 18. - COLOCACION DEL ESPECIMEN EN LA MAQUINA DE PRUEBA

Foto: Silverio Hernandez, México, 2000,

FIGURA 19, - RESULTADOS DE CARGA INICIAL (0) Y DE RUPTURA, QUE PARA ESTE CASO FUE DE 3970 KGS. LA CARGA FINAL O DE RUPTURA. (3.97 TONS)

Calculo. - Se deben de calcular para nuestro caso en un area de 78.54 cms? (cilindros de 4”) Registrese la carga la carga total maxima indicada por !a maquina y calcilese !a resistencia de compresion en Kg/cm?. Para este caso 3781.75 kgs. / la seccién real del cilindro que es 78,59 cm.2, por tanto es = 48.13 kg/cm?.

60

Nota: no se deben considerar especimenes que difieran en mas del 10% de las resistencias

promedias.

i11.6.2.1, - RESULTADOS DE LAS PRUEBAS A COMPRESION DE UN GRUPO DE 6

Recordando el volumen del espécimen en forma de cilindro = 1570.8cms*. Lo cual nos dio una densidad en seco =891.271 kg./m®, con una edad de 14 dias.

f AD PARA yi

CEMENTO; 285 grs. CENIZA: 855 grs. LAPILLI: 71.26 grs. ESCORIA DE ZINC; 8.55 grs.

VOLUMEN DE AGUA: 285 ml CEM/CENIZA: 1:3 AGUA/CEM.: 1:1

», SECCION DEI CARGA DE: AS Cote RC MMTL RTOs) fea] Min) 6 peas ( ;

2dias. 1 78.54 «| 3842.17

28 dias. 2 (ver grafica)| 78.59 3781.75 48.13

28 dias. 3 78.60 3970.08 50.51

28 dias. 4 78.56 3865.15 49.2

28 dias. 5 78.57 3849 49

28 dias. 6 78.55 3844.23 48.94

Resistencia media = 49.115 Kg/cm?; (desv. Estandar) o =0.70

Resistencia minima® =49.115-0.70=48.41 Kg/cm?

TABLA 14. - RESULTADOS DE PRUEBAS DE COMPRESION SOBRE ESPECIMENES DE CILINDRO.

Ver la siguiente grafica de esfuerzo - deformacién del resultado del ensaye a compresion del espécimen N° 2 del cuadro anterior de resultados de pruebas a compresion y

obtenida mediante la computadora conectada al aparato de prueba:

* Recordemos que la resistencia minima se determina por la desviacin estandar de la media obtenida de la poblacion dada en sus esultados de Jos especamenes Lo cual se vio en ef capitulo correspondiente a disetio de mezclas También se le llama resistencia

61

4500-

~3000: 0.005 "0.610 ~ 0015 6.020 O.des Deformacién (pig/pig)

Obtenida de la prueba respectiva en laboratorio por: Silverio Hdez. (grafica escaneada)

FIGURA 20, -GRAFICA DE ESFUERZO-DEFORMACION DE UNA PRUEBA DE COMPRESION

Resultados de la prueba:

Area: 78.59 cms? Carga pico: 3.78 ton Resistencia a compresién: 48.1 kg/cms2

Resumen de la prueba:

Tiempo transcurrido; 00: 08: 53

Material: CONCRETO LIGERO Operador: Técnico Nombre del procedimiento: CILINDRO DE CONCRETO Fecha de ensaye: 22-01-00 Probado por: Silverio

62

li.6.3. - OBTENCION DEL MODULO DE ELASTICIDAD DE LA RESISTENCIA MINIMA, DADA ANTERIORMENTE

Obtencion del modulo de elasticidad: (E)

En ocasiones se usa una formula establecida para calcular el médulo elastico del concreto ligero tipo aireado, como una funcién de su densidad en seco y de su resistencia a la compresion: En algunos casos la densidad no aparece directamente pero se considera para esos casos en forma indirecta. En nuestro caso ja usaremos de manera directa en la formula, ya que conocemos la densidad en seco dei material propuesto.

El valor E depende del contenido y del proporcionamiento de la mezcla de igual manera que influye en la resistencia a la compresién. La siguiente formula corresponde a algunos valores probados en concretos similares que hay en el mercado; en densidades que van de 400 a 1200 Kg / m3.

15 E=K Dms vfc®

En donde:

E = Médulo de elasticidad. (Mpa o KG: / cm?)

Dms = densidad del material seco. (Kg./m?)

Fe = resistencia a la compresién. ( Mpa o en Kg./cm.?}; = 48.44 Kg./em. 2 {resistencia de disefio obtenida en la propuesta)

K* = 0.13

Aunque a veces los valores obtenidos difieren un poco entre materiales similares, esta formula ta podemos utilizar para catcular deformaciones eldsticas de este material sin reforzar con acero o con alguna otra técnica. Continuando con los valores obtenidos anteriormente, tenemos:

Sustituyendo:

1.5 E = 0.13 (891.271 Kg/m*)— ( ¥48.41 Kg/cm?) =

E= 0.13 (26608. 14) (6, 95)

E= 3459.05 (6,95)

E= 24, 040.45 Kg/cm? Médulo de elasticidad para esta resistencia de disefio: (48.41 Kg./ cm.?)

" Biblioteca simplificada de la Construccion: materiales v propiedades del concreto reforzado, Pag. 30, (mddulo elastico y flujo plastico). ediforial del Valle de México. DF. 1998. “KX es una constante de deformacion elastica que se encuentra en el rango de pruebas obtenidas con concretos

ligeros similares Obtenido del reglamento del Instituto Americano del Concreto

63

H.6.4, - PARA LA PRUEBA DE RESISTENCIA A LA TRACCION, EL PROCEDIMIENTO SERA EL SIGUIENTE:

Objetivo. - Determinar !a resistencia a la Traccién de la mezcla caracteristica.

Equipo. - Maquina universal:

Foto: tomada en laboratorio, Silverio Herndndez, 2000.

FIGURA 21. MAQUINA UNIVERSAL CON DISPOSITIVO PARA GRAFICAR CON COMPUTADORA

Procedimiento: Se aplica una solo carga para concretos ligeros entre 20 y 80 segundos sin interrupciones aplicando la carga hasta la falla. En este caso se aplicaron las cargas a moldes de briqueta, para obtener la resistencia a la traccién.

" Las briquetas seran ensayadas inmediatamente después de retirarlas del cuarto himedo, y deberan romperse dentro de Ia tolerancia indicada en el procedimiento de ensaye a traccién.

« Cada briqueta sera limpiada hasta obtener una superficie seca y fibre de granos o incrustaciones desprendidas det espécimen, lo mismo si se hacen las pruebas en especimenes en forma de cilindro.

* Posteriormente se toma las medidas de la seccién media de ta briqueta o en su caso del cilindro usado.

» La briqueta se coloca en los soportes en forma de herradura ( mordazas), se nivela la maquina de prueba, para después colocar en un recipiente la carga, que se lleva a cabo vaciando poco @ poco municiones para someterla a traccién. Al momento de fallar la muestra se pesa la

6+

@ee@eoede#@eoeoeeee@eeeee#@9oeee#e2eoeo@e20e60ee08e0e286@e6@e@e ¢4

cantidad de municiones que fueron necesarias para su ruptura y se calcula ei esfuerzo de ruptura a la traccién en concretos ligeros de la siguiente forma:

Calculo. - Se deben de calcular para nuestro caso en un area de 6.50 cm.2

Nota: no se deben considerar especimenes que difieran en mas del 10% de las resistencias promedias.

lil. 6.4.14. - CALCULO DEL ESFUERZO DE RUPTURA A TRACCION DEL MATERIAL PROPUESTO (resultado)

Se utiliz6 fa misma mezcla para la fabricacién tanto de los especimenes en forma de cilindros (pruebas a compresion) como para los especimenes en forma de briqueta ( especimenes que se usaron para las pruebas a Traccién, los cuales se pueden ver en la siguiente figura)

+ eg

Figura tomada del catalogo Elvec para equipo de ensayes.

76,.2mm

jf

MOLDE PARA BRIQUETA

25.4mm

FIGURA 22. BRIQUETA PARA MOLDE DE ESPECIMENES PARA PRUEBAS A TRACCION

CEMENTO: 285 9rs. CENIZA: 855 grs. LAPILLI: 71.25 ESCORIA DE ZING: 8.55 grs. VOLUMEN DE AGUA: 285 ml CEMJ/CENIZA: 1:3 AGUA/ICEM.: 1:1

Formula: RT = W (0.05) / A”? RT =Resistencia a la traccién en Kg/om? A= Area de la seccién de la garganta de la Briqueta en cms? W = Peso de municiones en el momento de la ruptura en Kg 0.05 = Constante de maquina “Michaelli”

EDAD DE No DE AREA DE LA CARGA DE Resist. a la traccién (RT) delat. ESPECIMEN BRIQUETA EN: RUPTURA: eer 7 ; ;

{cm?) Se) UAC Roig)

28 dias.

28 dias. 2 6.50 3325 25,58

28 dias. 3 6.50 3260 25.08

28 dias. 4 (ver 6.50 3301 25.39 grafica)

28 dias. 5 6.50 3520 27.07

28 dias, 6 6.50 3358 25.83

Resistencia media = 26.06 Kg/cm?: o = 0.88 (desviacién estandar) Resistencia minima™ = 25.18Kg/cm2

TABLA 15, — RESULTADOS DE PRUEBAS DE TRACCION SOBRE ESPECIMENES EN FORMA DE BRIQUETA.

* Hernandez, M, R, “Estudio comparativo de cementos hidraulicos”, Pag. 56, publicado por el laboratorio de materiales de la Universidad Michoacana de San Nicolas de Hidalgo. Morelia. Mich. , 1996. ® Recordemos que la resistencia minima se determina por la desviacion estindar de ia media obtenida de 1a poblacién dada en sus resultados de los especimencs. Lo cual se vio en el capitulo correspondiente a disefio de mezelas También se le Uama resistencia de disefio.

66

La siguiente grafica corresponde a la prueba del espécimen N° 2 del cuadro anterior:

2000-

vot

| eaeerneenr

Esfuerzo

4

-1000

“2000 d00s 0.010 0.015 0.020 0.025 Deformacién (plg/pig)

Grafica escaneada de la original en la prueba correspondiente, en

laboratorio por: Silverio Hernandez.

Resultados de la prueba:

Area: 6.50 cms? Carga pico: 3.3 ton

Resistencia a Traccion: 25.39 kg/ems?

Resumen de la prueba:

Tiempo transcurrido: 00: 03: 17 Material: CONCRETO LIGERO

Operador: Técnico Nombre del procedimiento: ESPECIMEN DE CONCRETO

Fecha de ensaye: 10-02-00

Probado por: Silverio

FIGURA 23. -- GRAFICA DE ESFUERZO — DEFORMACION DE UNA DE LAS PRUEBAS DEL MATERIAL DE LA

PROPUESTA

67

Lo siguiente es un cuadro comparativo entre concreto de la resistencia, que resume las propiedades de cada uno:

PROPIEDAD 0 CARACTERISTICA:

NORMAL: LIGERO: (propuesta)

propuesta, el normal y el de alta

ALTA RESISTENCIA:

Densidad. Kg/m? 2400 800 2500 Resistencia a compresién. | 250-600 30-150; 50 600-1300 Kg/cm? Resistencia a la traccién. 20-35 25-50 50-70 Kg/cm? Modulo de elasticidad. De 30000 a De 8000 a De 40000 a Kg/cm? 40000 19000 60000 Retraccion. 0.35 0.35 0.35 Coeficiente de dilatacién 10-12 8-10; 10-12 10-12 Térmica. (10/°C) Temperatura uitima de 350 400; 450 150 Trabajo(°C) Absorcién de agua (%) 4-10 12-30 0.5-1.5 Adherencia al acero 6-12 4-9; 6-12 + 20-24 Corrugado_en (Mpa) . Resistencia a la corrosién. _| Pobre a mediana Mediana Muy buena. Conductividad térmica 1.4 0.3-0.6; 0.2 1.4 Keal. / mh °C

TABLA 16. - COMPARATIVA DE PROPIEDADES DE LOS CONCRETOS EN CUESTION.

Sobre las pruebas fisicas relacionadas con e! comportamiento térmico y actistico del material, tenemos que hacer notar que por motivos de falta de aparatos especiales para la mediclén de dichas pruebas, no se realizaron en esta investigacién de practica por lo que solo mencionaremos que solo se ha mencionado que este material posee propiedades similares en valores numéricos a fa de la madera tanto en su coeficiente Térmico como acistico. Lo mismo en lo referente a la piroresistencia la cual en teoria esta es mas resistente en tiempo o duracién que ta de un concreto tradicional y medianamente denso.

Se ha comentado también sobre ei estudio realizado en los hoteles con concreto ligero Contec y con revestimientos de madera (ver en marco tedrico Pag. 11), los cuales se aproximan mucho al material propuesto en la presente investigacién; pero dichos estudios se realizan mediante software de simulacién de energia especializados en arquitectura bio-climatica, por lo que las pruebas térmicas y actisticas no las considere en las pruebas fisicas, solo las de resistencia mecanica.

68

l.7. COSTOS UNITARIOS”” DEL CONCRETO DE LA PROPUESTA (ZINCRETO)

Es importante en este capitulo mencionar los costos de produccién para fa presente propuesta, con el fin de determinar su factibilidad de aplicacién en fa construccion.

EI siguiente costo preliminar se realizé de acuerdo a ia produccién en obra de la propuesta y de la mezcla realizada basandose en las pruebas de laboratorio determinada basandose en un volumen dado (en este caso el del cilindro del espécimen que tenia 1570.8 cms.)*), lo que nos ayuda posteriormente a la obtencién de algunos costos finales caracteristicos o de importancia dentro de fa construccién de elementos

constructivos (m5)

Recordando su dosificacién: | (Cem): 3 (ceniza): 0.25 (lapilli)

Relacion agua — cemento = 1.3

Gasificante (escoria de Zinc) = 3%.

COSTO PRELIMINAR DE 1 m? DE CONCRETO LIGERO DE LA PROPUESTA, HECHO EN OBRA, CON F'c = 49.115 Kg. /om®. Y CON UNA DENSIDAD DE 750 Kg./ m®

e PTO

Cemento normal + 3%

Ceniza + 6%

Lapilli+ 6 % Escoria de Zinc

Agua y manejo + 30%

Revolvedora 1 saco

importe final

TABLA 17. — COSTO PRELIMINAR DEL MATERIAL DE LA PROPUESTA

Ahora analizaremos otro costo preliminar, para:

1 m* de concreto tradicional con un Fic = 100 Kg./cm?, de igual forma hecho en obra. Y con una

densidad de 2400 Kg./ m*

6 PTO

Cemento normal + 3% Arena + 8%

Grava + 8% Agua y manejo + 30%

Revolvedora 1 saco

Importe final

TABLA 18. -- COSTO PRELIMINAR DE UN CONCRETO DENSO NORMAL

Comparandola con la de la propuesta concluimos que la propuesta es mas econémica, aunque la -

mezcla tradicional tiene una resistencia de disefio mayor, fa de la propuesta responde satisfactoriamente a

muchas de las aplicaciones que normalmente realizamos con la mezcla tradicional, las cuales se veran en el Ultimo capitulo. Es muy importante comparar los materiales similares que hay en el mercado, respecto con el

de la propuesta, ya que tienen practicamente las mismas aplicaciones.

* Los costos de los presentes conceptos se obtuvieron entre Octubre de 1999 y Enero del presente afio 69

Cabe seflalar también que una mezcla entre mayor resistencia tenga es mas cara, y por tanto debemos comparar al material de la propuesta con un concreto similar en su fabricacion y composicién, asi como en sus aplicaciones.

A continuaci6n se mostrara el costo preliminar de un concreto ligero hecho basado en tezontle fino, el cual tiene un Fic = 70 Ka./om?, y una densidad de 1800 Kg.fm® Cabe sefialar que es un poco mas resistente que el de la propuesta pero a si mismo su densidad es mucho mayor, al igual que su costo, en comparacién que el del Zincreto,

Cemento normal + 3% 1.10 Arena + 8% nm 70 Tezontie fino + 8 % m 87

ua y manejo + 30% 3.1 Revolvedora 1 saco m 58 Importe final

TABLA 19. - COSTO PRELIMINAR DE UN CONCRETO LIGERO HECHO CON TEZONTLE

Es necesario también conocer el costo de fos concretos de! mercado que mas se parecen ai de la propuesta tales como el concreto ligero celular que fabrica la marca CEMEX de manera premezclada y con las siguientes caracteristicas: con una resistencia a la compresién de 75 Kg/cm? y una densidad de 1200 Kg/ms la cual es mucho mas densa que la de la propuesta y su costo es también muy superior ya que lo incluyen con ef bombeo en $1, 518 pesos mas IVA, pero aun sin el servicio de bombeo y transporte el costo por metro clibico es muy elevado (alrededor de 1000.00 pesos m.n. por 1m5)

Otra marca que maneja ej concreto aireado similar ai de la propuesta son los productos prefabricados de CONTEC, aunque CONTEC no maneja el concreto premezclado en México, sus costos son similares al del conereto celular CEMEX, por lo que el concreto de la propuesta hecha baséndose en ceniza y residuos de polvo de Zinc permite obtener un concreto ligero para muchas de las aplicaciones de los concretos ligeros o celulares del mercado similares.

Un bloque de concreto celular de la marca CONTEC de 50 kg/cm? y una densidad de 800 kg/m5 y 10 cm. de espesor X 62.5 cm de largo y 20 cm de altura cuesta alrededor de $7.00 pesos ta pieza y e! millar en $7000 pesos m.n. ef millar; si esto lo comparamos con los bloques de concreto ligero (macizo) de fabricacién regional, de las mismas dimensiones pero de mayor resistencia (100 kg/cm) y mucho mayor densidad (1800-2000 kg/m>) estamos hablando de un costo en el mercado focal de $5.45 pesos m.n. ta pieza de este bloque y el millar por tanto en $5, 450 pesos m.n.

Como podemos ver existen ventajas y desventajas en el uso de cada material e influye no solo ef costo si no también las propiedades mecénicas de los productos, por lo que la seleccién adecuada de los mismos estara bajo responsabilidad del constructor; pero si podemos mencionar que el material de la propuesta es una buena opcién para usarla en a construccién. Ver en fas conclusiones el resumen de costos.

En general el costo varia dependiendo de !a regién, esto debido al costo de las materias primas y la forma de obtenerlas. Entre concretos ligeros, fa propuesta ahorra alrededor de un 40% con respecto a los de Tezontle pero respecto a los ligeros aireados det mercado existe una notable diferencia en costo, alrededor de 3 veces mas barato el de la propuesta (Zincreto)Y con respecto al concreto tradicional se acorta mucho el tiempo de construccién y se ahorra energia eléctrica e instalaciones de aire condicionado debido a su particularidad en resistencia térmica y acustica. ( que poseen todos los concretos aireados)

70

CAPITULO IV. - APLICACIONES DE LA PROPUESTA DEL CONCRETO AIREADO (ZINCRETO)

RESUMEN

Las aplicaciones de la propuesta son en general las mismas de los concretos similares en e! mercado, claro que con algunas aporiaciones en usos particuiares como en la composicién de la

mezcla, que posee una proteccion adicional contra la corrosién en elementos de refuerzo, ya que la

mezcla produce una reaccioén o combinacién quimica durante el! fraguado, que se puede definir

como una matriz de liga entre los componentes de silicatos de calcio del cemento, la alumina y el

agente aireador, que para nuestro caso es Zinc, un metal que en combinacién con los sificatos

produce una unién o liga que proporciona fisica y quimicamente una proteccién adicional dentro

de la mezcla para coregir los problemas de la corrosién y mejora un tanto la durabilidad del

concreto y del acero de refuerzo por lo mismo: y a su vez el Zinc produce ei proceso de aireacién y

aligeramiento del material en combinacién con la nidratacién del cemento. De ahi la importancia del Zinc en ia mezcla propuesta; por lo que he decidido llamarlo Zincreto.,'¢!

Otro uso especial de la propuesta es su mejor uso de manera aislante y material térmico en edificios, ya que tedricamente la ceniza pulverizada conduce menos el calor que las arenas

naturales, proporcionando entonces un mayor alslamlento térmico que los concretos direados

similares del mercado los cuales solo son producidos con arena natural y agentes espumosos.

Ademads fa propuesta posee menos densidad promedio que los otros materiales debicdlo a sus

componentes, lo cual proporciona otras ventajas en las aplicaciones de! material en reducir pesos

muertos del eciificio en sistemas estructurales y en la misma conductividad térmica, esia se mejora a menor densidad menor conductividad térmica. También posee mejor comportamiento acustico y se

reducen los costos en la produccién debido al uso de desechos industriales y de cenizas voicdnicas y de la sustitucion del curado de autoclave.

Se expondrdn también aplicaciones producto de una respuesta cualitativa entre el concreto

ligero y ef concreto denso normal, de acuerdo a los valores de las propiedades delos materiales

como son resistencias mecanicas, térmicas, acusticas y de economia.

Este capitulo se dividira en 4 aspectos para la explicacién de los usos del material propuesto,

en lo siguiente:

De manera general. - Se explicara e! uso general de! material propuesto, tanto para sistemas prefabricados

como en su aplicacién en el sitio, y se realizara un balance comparativo de las aplicaciones respecto al

concreto denso normal, tomando como base una respuesta cualitativa del material.

En particular, se explicara ef uso como parte de las propiedades de la propuesta.

En las aplicaciones diversas se expondran los casos comunes de aplicacién de dicho material. Para los usos especiales, se expondran brevemente usos alternos y especiales en los sistemas prefabricados.

/increto se Tefiere al nombre que escogi para e} material propuesto, esto debido a que es un derivado de un concreto y entre sus cemponentes se encuentra especialmente el] Zine que actda como agente aireador de la mezela 5 ademas produce una proteccion

adiuonal contra la corrosion por sus propiedades fisivas 5 quimicas. 7k

IV.1.- EN GENERAL. - En esta parte del trabajo mencionaré las aplicaciones generales de los concretos aireados; y después

de haber considerado sus propiedades y ventajas dentro de la construccién son mas facil conocer sus aplicaciones y como principio al presente capitulo. En esta parte dividiremos al uso del concreto ligero de tipo aireado en dos partes:

1. Prefabricados 2. In-situ

En et primero se refiere a la aplicacién del material de forma prefabricada, mediante elementos o componentes de construccién y debemos de considerar lo siguiente: Las aplicaciones prefabricadas sabemos que son las que son coladas antes en un molde previamente disefiado para aiguin propdsito constructivo, con finalidades de bloques, paneles y distintas estructuras y piezas de construccién. Para esto, es importante conocer ei material con el cual vamos a trabajar, en este caso es ta propuesta basado en desechos de industria; lo que nos manifiesta un caracter ecaldgico, ademas el material es reciclabie ya que este se puede moler y volver a utilizar; esto hace que existan numerosas aplicaciones en combinacién con otros sistemas constructivos que debido a la productividad que demanda el sector industriatizado de la construccién, debemos usar nuevos materiales y nuevas variantes que protejan también la economia y la calidad de la produccién.

EN PREFABRICADOS: APLICACIONES EN EL SITIO:

Paneles para losa para techo y murg Relleno interespacial Bloques para muro Muros, losas, pisos, colados en sitio. Piezas especiales. Revestimiento piro resistente y aislante térmico y actstico.

Material autonivelante, sub-base para pavimentos de trafico ligero, Entre otras aplicaciones, segtin el criterio del arquitecto,

TABLA 20, ~ APLICACIONES GENERALES DEL CONCRETO DE LA PROPUESTA Y SIMILARES.

Et caracter de los prefabricados y mas cuando son hechos con materiales ligeros nos ofrece que dentro de Jos procesos de construcci6n se puedan montar y desmontar dichos componentes de manera mas sencilla que con {os sistemas hechos con concreto denso, a tal grado que podamos utilizario para fines dentro del fango de resistencia mecanica en sistema de edificios disefiados para ello. Ademas_ los sistemas de prefabricacion dan pie al desarrollo de nuevos materiales y nuevas técnicas, como ya lo habiamos mencionado, pero también a nuevos métodos de disefio para nuevos proyectos, esto debido a la versatilidad que ofrecen necesariamente fos nuevos productos.

Proporciona también la construccién integral y combinacién de sistemas de construccién; el incremento del uso de los sistemas prefabricados aumenta la contratacién de profesionales como arquitectos e ingenieros en el sector industrial inmobiliario; se dan nuevas conexiones para la innovacién de productos y asi surgen nuevas empresas dedicadas a la creacién de nuevos materiales, para nuevos métodos de construccién, que dan pie también a nuevas investigaciones al respecto.

Por Jo que respecta a la produccién va acompafiada de nueva informacién de tecnologia para la construccién, asi como la automatizacién de plantas de materiales y de componentes prefabricados; se incrementan las demandas en alta calidad en materia de construccién debido a los avances tecnoldgicos que todo esto representa; ademas de uno de {os objetivos del presente trabajo como de tipo informativo e instruccional en cierta medida, en donde hacemos ver la importancia tecnoldgica, econdmica y ecoldgica de la propuesta estudiada, para el uso del concreto figero de tipo aireado.

Todo lo anterior son realmente temas vigentes dentro de la construccién y antes de pensar en nuevos materiales mayormente elaborados como polimeros, ceramicos y de aleaciones especiales, debemos considerar y retomar las posibilidades que el concreto tiene con todas sus posibles variantes y posibles

72

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nuevas mezclas que hagan al concreto un material fuerte para el préximo siglo. Por otro lado es importante

invertir en estudios de materiales y de igual forma es importante comercializar dichos nuevos productos y variantes.

Con respecto al uso de este tipo de concreto aireado de manera in situ, cabe mencionar que se puede hacer en obra como cualquier otro concreto o mortero, debido a la facilidad en el manejo de la materia prima como en la preparacion y proporcionamiento de las mezclas realizadas. Vimos anteriormente que es de gran importancia la aplicacién del material en componentes prefabricados; pero cuando se aplica también en el sitio nos abre mas las posibilidades de su uso, por lo que se puede usar directamente en muros divisorios pisos y

estructuras de carga moderada y con aplicaciones que van desde material aislante y de relleno, ademas de recubrimiento de estructuras de acero como material piro resistente, hasta elementos estructurales de tipo

moderado y como elementos decorativos y esculpidos en obra.

Cabe sefialar que el material propuesto posee caracteristicas propias para su aplicacién en la

construccién ya sea prefabricada o en obra; y esto lo hace importante para tos arquitectos y constructores,

debido a que es posible hacerlo en obra mediante un equipo portatil de facil maniobrabilidad y econdémico, al

alcance de cualquier constructor.

1V.1.1..RESPUESTA CUALITATIVA'™ DEL MATERIAL PROPUESTO A NECESIDADES ESTRUCTURALES

A continuacién se expondra un balance comparativo de aplicaciones entre el concreto ligero de la

propuesta y el concreto denso normal de acuerdo a los conceptos tedricos de geometria estructural, partiendo

de su médulo de elasticidad y sus principales propiedades antes analizadas, tanto teéricamente como en

laboratorio.

Debemos partir de ciertos criterios o conceptos que nos guiaran a establecer dicho balance

comparativo entre los dos concretos en estudio, principalmente el de la propuesta, para esto, es necesario

exponer fo siguiente:

ANALISIS GEOMETRICO ESTRUCTURAL'@

Consta de lo siguiente’ « Optimizacién de Ia relactén de [os tados para asi mismo optimizar la rigidez. e Los elementos de construccién deben ser geométrica y rigidamente estabies. * ¢Qué pasa si se puede cambiar el area y conservar ef mddulo de seccién y viceversa?

- Se conserva el area pero no el médulo de seccién

a | (hay mayor estabilidad, en el sentido longitudinal)

i j

1

ipedeceetes Se conserva el médulo de seccién pero no el ' area. (hay mayor capacidad de carga)

FIGURA 24. - CONVERSION GEOMETRICA DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES.

"= Respuesta cualitativa se refiere a los valores que representan las propiedades obtenidas en las prucbas de

laboratorio sobre cl material Zincreto de la propuesta comparadas con los valores de los materiales que comunmente

sc usan en la construccion de estructuras de concreto.

* * Es un resumen que realicé a través de la revision general de una mctodologia que csta siendo desarrollada actualmente por el Dr. Humberto Acedo. profesor del Posgrado de Arquitectura de la UNAM: dicho resumen lo hice

durante las clases de Adecuacién geométrica Estructural del mismo programa de maestria cn Tecnologia del cual cl

Dr Acedo es el titular. 73

Entonces se da una relacién entre optimizacién geométrica y capacidad de carga entre jos elementos, queda de la siguiente forma:

Optimizacion geométrica: Cap. De carga:

NO $l Sl NO NO NO

Sl sl

» Se pueden presentar cualquiera de los casos anteriores, por lo que debemos analizar primeramente la geometrfa del sistema estructural; por lo que a este primer andlisis lo ltamaremos de influencia de rigidez entre elementos estructurales dentro de un sistema integrado. (Lo cual es el sustento de la metodologia a usar.)

Por fo tanto, en esta parte obtendremos un predisefio y un predimensionamiento de las secciones de los elementos tanto verticales como horizontales.

De lo anterior se_empieza_a_adecuar la forma _y disefio estructural; por lo que se establece un predisefio, por si después queremos cambiar tas dimensiones se realiza entonces la conversién geométrica antes planteada, que es una equivalente en rigidez y estabilidad,

= Entonces al momento de estabilizar la geometria de jos elementos, se puede ajustar las propiedades de comportamiento estructural como estabilidad, esbeltez, capacidad de carga, rigidez, etc.

« Puede llevarse este andlisis de manera estatica, solo para obtener un predimensionamiento,

. En el analisis secundario N° 2, se determinardn cuestiones dinamicas como: carga viva, esbeitez, cap. Antisismica, ete. .

. La conversién geométrica se puede hacer modificando Ja relacién de los lados y las dimensiones de los elementos estructurales dentro de un sistema completo.

Dentro de este andlisis algunos parametros y valores son muy importantes, como ef momento de inercia y la distancia respecto al eje neutro para obtener el médulo de seccién, que se define en la siguiente expresion:

Sx= Ix /Y¥max. Donde: Sx= Médulo de seccién ix = Momento de inercia.

" Ymax.= Distancia hacia el eje neutro.

Rigidez (tiende a flexionarse) k= y¥1

Mayor rigidez (tiende a Ia torsién)

Ix = Y2

Para obtener una seccién optima se requiere del mddulo de elasticidad, por lo que:

74

Rango plastico. E = médulo de elasticidad en el eje longitudinal

E = Esfuerzo / deformacién. G = en el eje transversal (cortante)}

Rango elastico.

_— Limite elastico.

Para dimensionar elementos o componentes estructurales se requieren esfuerzos de trabajo. En

geometria de materiales se determina mediante el médulo de elasticidad.

Por tanto, la relacién entre E y G determina el limite de elasticidad

Rango plastico.

ee

E = modulo de elasticidad en el eje longitudinal

E = Esfuerzo / deformacién. G = en el eje transversal (cortante)

B. Cuando quedan en ei plastico, estas secciones no son seguras.

se tiene que tomar en cuenta ajustes como el Empotramiento doble, entre otros.

imite de elasticidad.

A.-Cualquier seccién es optima cuando queda dentro del rango elastico. Se llama seccién déptima cuando ta relacién de los lados (entre dimensiones y longitudes), permite

un equilibrio entre flexion y torsién del elemento estructural dentro de un sistema.

EI rango elastico es auto soportable y practicamente indeformabtle. Cuando la relacién de los lados de una viga es de 1: 3, esta por reglamento debera de ir

empotrada en los dos lados. (como es el caso de ejemplo del grafico antes mostrado.

Todo elemento estructural debe ser geométricamente rigido y estable, por lo tanto no podemos analizar

elementos aislados en el andlisis primario, el cual es el geométrico, para pasar luego al andalisis secundario o paso N° 2, en donde se hace una interpretaci6n légica de los elementos o andlisis estdtico, para posteriormente jugar con las dimensiones geométricas de los elementos ya con sus equivalencias de la conversién geométrica

antes citada. Para ello necesitamos determinar ei médulo de elasticidad del material de fa propuesta, en este

caso del concreto ligero aireado o aireado.

Obtencién del médulo de elasticidad: (E)}

Como ya lo habjamos mencionado, en ocasiones se usa una formula establecida para caicular ei médulo elastico del concreto ligero tipo aireado, como una funcién de su densidad en seco y de su resistencia a fa compresién: En algunos casos la densidad no aparece directamente pero se considera para esos casos en

forma indirecta. En nuestro caso la usaremos de manera directa en la formula, ya que conocemos la densidad

en seco del material propuesto.

75

El valor E depende del contenido y del proporcionamiento de ta mezcla de igual manera que influye en la resistencia a la compresién. La siguiente formula corresponde a algunos valores probados en concretos similares que hay en e| mercado; en densidades que van de 400 a 700 Kg / ms.

En donde:

1.5

E = K Dms vfc™™

E = Médulo de elasticidad. (Mpa o KG: / cm?)

Dms = densidad de! material seco, (Kg./m?)

Fc = resistencia a la compresién. (Mpa o en Kg./om?)

K® = 0.13

Aunque a veces los valores obtenidos difieren un poco entre materiales similares, esta formula la podemos utilizar para calcular deformaciones elasticas de este material s otra técnica.

in reforzar con acero o con alguna

De fo anterior como es: capitulo | (antecedentes tedricos), |! (consideraciones previas de disefio) y {II (desarrolto de la propuesta y pruebas fisicas de laboratorio, asi como obtencién de las propiedades de la propuesta); y con el concepto de arriba, podemos exponer el siguiente cuadro:

Resumen de_la respuesta cualitativa a necesidades estructurales entre el concreto aireado y el concreto denso normal, ademas comparado con el concreto de alta resistencia, para tener mayores parametros:

Tipo de concreto.

Denso normal. DEC MCetny Glia ts

Resistencia a la compresién. M M A Relaci6n, traccién / compresién. B B~M* B Modulo de elasticidad. M B M Capacidad de deformacién. M B B Ligereza, M A M Rapidez de utilizacién. B M = At M Posibilidad de pequefios espesores. B M M Resistencia quimica. B B-M M Resistencia a la temperatura. A A M Capacidad de unién. B B B Facitidad de fabricacién. A M—A* M Econémico., A M-A* M

*usando la prop. A= alta, M= mediana y B= baja. propuesta

TABLA 21.- RESPUESTA CUALITATIVA A NECESIDADES ESTRUCTURALES DEL CONCRETO AIREADO

108

ligeros similares.

‘04 Ver referencia en la parte de prucbas de laboratorio. Kes una constante de deformacién eldstica que se encuentra en et rango de pruebas obtenidas con concretos

76

106 Este diagrama -’ muestra la traccién- deformaci6n tipica, para varios concretos en cuesticn:

A= Concreto de alta resistencia

B = Concreto polimérico

Cc = Concreto con fibras D = Concreto denso normal

E= Concreto ligero

140

100

90

80

70 Mpa” (esfuerzo)

60

50

40

30

20

10

4 2 3 4 5 6 % de Deformacién

FIGURA 25, ~ DIAGRAMA ESFUERZO — DEFORMACION

Nota Cabe hacer notar que el médufo de seccién de Ia mayoria de los concretos ligeros es baja, por fo que en el tipo de concreto

alreado o celular de ta propuesta no es fa excepcién.

A continuacion se muestran las aplicaciones de la respuesta cualitativa del concreto ligero y su comparacio6n con el normal y el de alta resistencia:

'* Segun datos del IMC YC. de la revista de Construccidn y tecnologia, volumen XI, nim. 126 noviembre de 1998.

~~ Mpa es una medida nominal para unidades de esfuerzo equivalente a 1/10 de 1 kg / cm?: Ej. : 850 kg / cn? = 85

Mpa 77

NORMAL. Alta Resistencia

LIGERO

Estructuras de edificios. Sl SI Si Cimentaciones. Si NO NO Estructuras de puentes. $l NO $i Tableros de puentes, Si SI Sl Muros de carga. SI NO NO Revestimientos de ttneles. NO $i NO Estructuras portuarias. Sl NO NO Presas. $] NO NO Tanques y depésitos, si NO NO Tuberias. SI NO $l Traviesas ferroviarias. NO NO Sl Paneles prefabricados. SI SI si Drenaje y sanitarios, Si NO NO Arquetas y cajones enterrados. si NO NO Compartimentos de instalaciones eléctricas. Sl NO NO Mobiliario urbano. Sl NO NO Baidosas, peldafos, etc. $i NO NO Recubrimientos y proteccién. NO $I NO Concretos refractarios. NO $l NO Pavimentos. Si NO NO Suelos industriales. sl NO NO Reparacién, NO Sl NO Ambientes agresivos. NO NO Si Fuerte agresividad quimica. NO NO NO Firmes de carretera. NO NO SI Plataformas maritimas e industriales. NO NO Sl

TABLA 22, - DIVERSOS USOS PARA TRES CONCRETOS: LIGERO, NORMAL Y EL DE ALTA RESISTENCIA.

V.2.- EN PARTICULAR. - Principatmente como material anticorrosivo y térmico

\V.2.1. - Proteccién adicional contra la corrosion

Las aplicaciones particulares de la propuesta desarrollada, las podemos describir como parte directa de sus propiedades obtenidas en las mezclas; y una de ellas que resalta de manera importante es su protecci6n adicional contra la corrosién en elementos reforzados con acero, ya que la mezcla del mortero o concreto aireado, produce una reaccién quimica durante el fraguado, la cual se puede definir como una matriz de liga entre los componentes de los silicatos de caicio del cemento, fa alumina o aluminato tricdlcico yel material que se us6 para gasificar o airear el material que para nuestra propuesta fue ef Zinc; un metal que en combinacion con los silicatos y con la alumina produce una unién o liga, basada en la ionizacion de la mezcla, retardando los jones cloruros en el concreto, que proporciona fisica y quimicamente una proteccién adicional ante la corrosién para los refuerzos usados. Se dice de forma adicional, porque regularmente los refuerzos metalicos se bafian previamente con liquides bituminosos que evitan la corrosién los cuales también se logra

78

wih PESAS NO SAdua

DE LA BIBLIOTECA

solo de manera parcial y directamente sobre la varilla; por eso Ja importancia de la propuesta, ademas estos

liquidos bituminosos son caros, ya que provienen de proteinas artificiales hidrotizadas y derivados de polimeros que elevarian mucho el costo de la produccién de componentes de concreto prefabricado. Por lo que la

propuesta es conveniente para disminuir en un porcentaje dichos costos de proteccién a la corrosién actda de

dos formas dentro de Ia propuesta, principaimente para airear y asi aligerar el material y también para evitar un

mayor dafio a la corrosién como ya se menciond, alargando asi la vida uti! del material y de ta estructura, mejorando entonces su durabilidad.

Anies de comprender bien Jo anterior se realizaron mezclas para pruebas que se llevaron a un

laboratorio de analisis quimico Es importante retomar algunos conceptos basicos como los siguientes, para poder continuar:

Los constituyentes del concreto reforzado (varilla, cemento, agregados y agua), le confieren

propiedades excelentes a este, tales como: resistencia a compresién, traccidn. Asi como la elevada

alcalinidad“° del concreto (pH= 12.5)’ le confiere condiciones ideales para la pasivacién o proteccidn del acero. La corrosi6n no se presenta a menos que un agente, principalmente externo, modifique el estado pasivo normal de ese medio alcalino.

El i6n cloruro causa el rompimiento de !a pasivacién normal del acero en concreto. Este ién se presenta

mucho en ef agua del mar y en atmosferas cercanas al mar, en ocasiones este idn se encuentra también en agregados y en el agua a usar.

El CO2 esta presente en la atmésfera y también esta presente en ia corrosién del acero en concreto, reduce la aicalinidad del concreto mediante la carbonatacién. (CO2 + iones alcalinos de concreto = carbonatos de calcio) io cual produce !a corrosi6n.

Otro factor aparte del concreto y los agentes externos, es directamente la calidad del acero que se usa, como su composicion quimica, microestructura y dureza, recubrimientos organicos, oxido superficial, y

propiedades mecanicas.

La corrosién def acero embebido en concrete es un problema muy fuerte para toda estructura

reforzada. ya que esta no puede observarse a simple vista, y causa mucho daflo sobre todo en zonas donde la atmosfera es muy agresiva como cerca de la costa (presencia de cloruros), también en zonas donde estén presentes gases como C02, H2S, SO2. La corrosién del acero en concreto por la disminucidn de la alcalinidad (pH =12-13 a pH = 8-9), provocada tanto por agentes internos como externos.

Por ejemplo, la carbonatacién causada por la reaccién del CO2 atmosiérico con los compuestos alcalinos dei concreto (KOH, NaOH, CaOH), al carbonatarse la superficie del concreto, este comienza a perder

sus propiedades por fa disminucién de la alcalinidad como ya habia mencionad, pero no solo se ve afectado por la carbonatacién sino también por algunos iones (Cl, SO4) que provocan [a corrosién del acero y

disminuyen el pH dei concreto. La oxidacién del acero trae como consecuencia el agrietamiento det concreto

ocasionado por el mayor volumen que ocupa el oxide dentro del concreto.

Una de fas formas de proteger la armadura metalica en el concreto es Ja proteccion adicional de la presente propuesta de la mezcla y por sus componentes, principaimente e! Zinc. Claro que existen otros

métodos como la proteccién catédica del acero, o el rociado térmico con magnesio o Zinc (galvanizacién) los cuales son mas caros y mas complicados.

EI posible mecanismo de corrosién del Zinc se contrarresta en parte, cuando la mezcia de concreto ligero (propuesto), reacciona con ej aluminato tricaicico haciendo e! efecto de la puzolana dei cemento y de la

'” La aleahnidad es una propiedad de los materiales que se basa en un grupo de metales comprendidos con un caracter

fuertemente electropositivo come son los metales blandos. E] concreto posee un grado determinado de alcalunidad

“ ptt es la sila del potencial del hidrogeno, y es Ja medida de la acidez o basicidad de una disolucion definida como el logaritmo decimal del inverso de fa concentracion de 1ones hidromo H3 O +; las disoluctones acidas tienen pH comprendido entre 0 y 7, las basicas entre 7.4 14 v las neutras tienen pH =7

719

ceniza usada, mas fuerte, lo que fo he flamado refuerzo de la cadena puzolanica’ de la mezcla, en el momento de la hidratacién.

IV.2.2, - Material térmico de buen comportamiento

Otra caracteristica importante de la propuesta seria como excelente material térmico y aislante, ya que tedricamente la ceniza pulverizada conduce menos el calor que las arenas naturales, proporcionando entonces un mayor aislamiento térmico det material propuesto en comparacién con ta mayoria de tos materiales del mercado de la construccién, no solo en concretos similares sino también con otros materiales de construccién. Ademas la propuesta posee una menor densidad media que la de los concretos ligeros similares y & menor densidad, menor conductividad térmica; por lo que es recomendable su aplicacién como aislante térmico y acistico. Los valores de conductividad térmica alcanzan en este tipo de concretos un minimo de 0.072 y en la propuesta se espera reducir esta cantidad, debido a que la ceniza tiene un coeficiente R de conductividad térmica menor a la arena natural.

COMPARATIVA DE AISLAMIENTO TERMICO:

FT2n°F/BTU 7.10 710 6.76 6.36 6.42 6.19

KG/M3 500 28 104 17

1 11

CMS. 18 2.5 3.8 3.9

5.1 5.4

moc 4.25 1.25

1.19

1.12

4.13

1.09

Concreto aireado.

Poliuretano Fibra de vidrio Poli estireno Poli estireno Fibra de vidrio

TABLA 23. - COMPARATIVA DE AISLAMIENTO TERMICO DE DISTINTOS MATERIALES AISLANTES""*,

“De lo anterior se tomaron valores medios de cada material de fos existentes en el mercado,

Notas:

* Los liquidos bituminosos para proteccién anticorrosiva no siempre son recomendados, debido a la reaccion quimica que se produce con tos dicalis del cemento y fo mismo ocurre con las pinturas fosfatadas; por lo que hay que buscar otras protecciones aiternas como la de la presente propuesta,

* Las ventajas en el uso y aplicacién de la propuesta estriban también en el costo de produccién que se reduce en la utilizaci6n de desechos industriales y por la eliminacién de pasos como el curado por autoclave y la proteccién anticorrosiva, como ya se ha venido mencionando anteriormente. Aunque en ia presente investigacion no se profundizara en condiciones econémicas, sino mas bien en los aspectos técnicos.

¢ Cabe también destacar que con la adicién de sustancias quimicas como et Zinc dentro de la mezcla; ayuda a tener resistencia contra la corrosién de manera significativa; asi mismo el nitrato de sodio y el de potasio son efectivos para esta misma causa pero no para el otro objetivo del Zinc que es airear el material.

* Otra manera de eliminar el problema de !a corrosién seria sustituir el refuerzo por fibras de tipo natural y sintético,

"Dna cadena puzolanica se puede detinir como una mezcla entre puzolanas como la del cemento y como Ja que posee la ceniza, que ¢s el agregado tino de Ja propuesta, por lo que el Zine se combina con estas purolanas que son las que le da el cardcter de aglutinante al cemento, independientemente de las propias puzolanas que contiene ¢] cemento. '" RC. . Valore, “ Insulating concretes “, ACI, 53, Pags. 509-32, Estados Unidos, 1986,

80

1V.2.3. - APLICACION DEL MATERIAL CON FIBRAS

Definicion

Las fibras que se pueden emplear en la fabricacién de cualquier concreto son elaboradas de diversos materiales entre los que se incluyen: polipropileno, acero, resinas, polimeros, vidrio y fibras naturales. La

presentacion de las mismas varia en forma y tamafio.

La manera mas conveniente de describir las fibras empleando una cualidad o parametro numérico es utiizando el aspecto de su radio, definido como el largo de Ia fibra dividido por un equivalente de! didmetro de

la misma. El rango de valores tipicos de ia relacién Jargo / diametro varia entre 30 y 150 para dimensiones de longitud de 6.4 a 76 mm.

Tipos mas comunes de fibras’” Fibras de acero: Alambres rigidos con apariencia de grapas, son lo suficientemente pequefios

para dispersarse aleatoriamente en el concreto endurecido utilizando procedimientos usuales o

comunes de mezclado. Fibras de polipropifeno: Son fibras sintéticas en forma de hilos interconectados, con

presentaciones variables en cuanto a espesor y longitud de ia fibra. En realidad el polipropileno es un polimero’*? del propileno que ademas se usa en Ia fabricacién de recipientes, peliculas,

tuberfas, etc. El propileno es un hidrocarburo de 3 atomos de carbono con un doble enlace y es un liquido incoloro que se usa precisamente en la fabricacién de polimeros.

Resinas: También fas resinas son polimeros de estructura tridimensional constituido por

estructuras rigidas de peso molecular bajo. También hay resinas naturales (como la colofonia),

suele obtenerse dei exudado de plantas y arboles y son una mezcia de acidos y de aceites. Entre jas resinas artificiales estan: poliéster, poliamidas, resinas acrilicas, etc. Fibra de vidrio. - Es una fibra natural proveniente dei amianto o asbestos de silicatos

minerales, y proporcionan resistencia a compresién y 6ptima resistencia al fuego.

Influencia de las fibras en el concreto Las propiedades de las fibras que influyen en las mezclas de concreto se pueden dividir en dos, por

sus mismas caracteristicas (relacién longitud / diametro, geometria) y por las proporciones utilizadas en las

mezclas (volumen de la fibra, tamafto maximo del agregado, adherencia fibra / matriz)

Los efectos de las fibras en el concreto fresco se resumen coma:

Reduccion del revenimiento en un porcentaje importante.

La trabajabilidad puede mejorarse con Ja vibracién mecanica.

La pérdida del revenimiento con el tiempo es similar a los concretos convencionales. La formacién de “bolas de fibras” en la mezcla esta en funcién del tamafio maximo y de la granulometria del agregado grueso y fino, ta relacién longitud / diametro de la fibra, el volumen

de la fraccion y la manera de introducir la fibra en la mezcla.

Los efectos de las fibras en el concreto endurecido, se resume asi:

En resistencia a compresion influye de manera ligera.

En la resistencia a flexidn si se incrementa el médulo de ruptura siendo sustancialmente mayor.

Aumenta en forma general, la resistencia ai corte y a la torsion.

NO produce un efecto perceptible en: el médulo elastico y resistencia ala abrasién.

Produce un ligero incremento en la conductividad térmica y como material acustico.

"= Fibra. - Elemento anatomico largo y delgado que entra en la conformacién de tejidos o commpuestos organicos.

morgiinicos 4 en minerales

~ * Un polimero es una macromolécula que se constituye de mondémeros en forma de cadenas. constituyendo asi

materiales de mayor resistencia. 81

lid

Aplicaciones En el caso de usar fibras, las aplicaciones dependen de fa habilidad del disefiador o constructor para

aprovechar las propiedades mecanicas del concreto fabricado con estos componentes. Entre las mejores propiedades de los concretos armados con fibras en comparaci6n con los reforzados con varillas de acero, esta una distribucién mas uniforme de las propiedades de a resistencia y una mayor resistencia a fa redistribucién'” del esfuerzo.

IV.3.- APLICACIONES COMUNES DEL MATERIAL

En esta parte se expondra un resumen de las aplicaciones que se han venido mencionando durante el trabajo, que se refieren a los usos diversos que se aplican con materiales similares del mercado con la propuesta, como es el caso de los concretos ligeros coma los Ilamados aireados o celulares: los cuales se ocupan en sistemas de pisos, techos, muros, cerramientos, tableros, bloques y componentes especiales.

Las aplicaciones de la propuesta de manera comin son las siguientes, ltevando una ventaja sobre los materiales similares que existen en el mercado, debido a las caracteristicas ya mencionadas en la parte de aplicaciones particulares de la propuesta:

RO Ma ee Meee Rey meh) =icy bleh USOS DE TIPO NO ESTRUCTURAL:

Componentes en losa para piso Componentes especialmente prefabricados y techo reforzado. (entrepisos, techos planos (muro mévil, ctipulas, tableros, piezas de y moldeados como ciipulas) ornamentacién, como dinteles y cornisas) Muros y elementos de carga Para muros divisorios ya sea en bloque moderada también reforzados. 0 en panel. Bloques para muros de carga moderada. Aislante térmico y acistico,

Relieno interespacial.

Revestimiento de estructuras contra el fuego

Cerramiento de edificios.

TABLA 24. - USOS ESTRUCTURALES Y NO ESTRUCTURALES DEL CONCRETO DE LA PROPUESTA.

EJEMPLOS DE LAS APLICACIONES COMUNES:

Componentes en losa para piso y techo reforzados:

Catalogo de productos LITEBUILT, concreto “celular, L 98

FIGURA 26. COMPONENTES EN PANEL PARA PISO Y TECHO DE CONCRETO AIREADO

Quiere decir que tiende a corrogir fos descquilibrios en la distribucién de las resistencias mecanicas de los elementos.

82

Componente en panel para muro:

Catéiogo de productos LITEBUILT, concreto celular, 1998.

FIGURA 27. -- PANELES PARA MUROS, FABRICADO CON CONCRETO LIGERO AIREADO.

Bloques para muro de carga moderada:

eames vee st REN AA

ccmasmsahennenareens 7

cette MDa ee AEE 2 —

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Sih eesgotrove

> de productos LITEBUILT, concreto celular, 1998.

FIGURA 28. - BLOQUES DE CONCRETO LIGERO AIREADO PARA MUROS DIVISORIOS Y DE CARGA.

83

Aislante térmico y acustico:

2, -SUJETADORES 3. -FALSO PLAFON

4, ~PLACA DE ESTRUCTURA 5. -CONCRETO LIGERO AIREADO COLADO EN SITIO.

Catalogo de productos CONTEC, 1999.

FIGURA 29, -- AISLANTE TERMICO Y ACUSTICO EN EDIFICIOS,

Revestimiento contra ef fuego en estructuras:

@.

1.-ESTRUCTURA

2.-BLOQUE DE CONCRETO LIGERO AIREADO

3.-JUNTA NO MAYOR DE 1 cm. Catalogo de productos CONTEC, 1999,

FIGURA 30. - PROTECCION ESPECIAL CONTRA EL FUEGO.

Cerramiento de edificios:

de productos LITEBUILT, concreto celular, 1998,

FIGURA 31. ~ CERRAMIENTO DE EDIFICIOS CON CONCRETO LIGERO TIPO AIREADO.

V.4.- APLICACIONES ESPECIALES DE LA PROPUESTA DEL CONCRETO LIGERO AIREADO (ZINCRETO)

Las aplicaciones especiales de este material se derivan ademas de los antecedentes de materiales similares, mediante la determinacién de la capacidad de esfuerzo - deformacién que se expresa en el médulo de elasticidad, que es un valor obtenido mediante las pruebas fisicas de laboratorio ya mencionadas en el capitulo correspondiente. Por to que he seleccionado algunas aplicaciones adecuadas para este material, desde el punto de vista arquitecténico. Légicamente fas aplicaciones que se le puedan dar al material son mas de las que se exponen en este trabajo, pero eso sera determinado por el arquitecto o el constructor mediante su criterio y creatividad y por supuesto de acuerdo a su experiencia profesional, después de revisar la presente investigacién.

Dichas aplicaciones especiales y usos posibles son los siguientes:

" Muras méviles. En paneles especiales prefabricados se pueden realizar muros de tipo divisario que tengan las propiedades ideales como en baja densidad y resistencia mecanica suficiente para ser de tipo mévil.

" _ Prefabricados para técnicas Tilt-up. También en sistemas prefabricados es posible realizar paneles tipo losa para ser utilizado en sistemas de construcci6n Tilt-up, que lleva como ventaja la utilizacién del material propuesto por su baja densidad, lo cual permite levantar mas rapido dichos paneles.

. En piezas prefabricadas de tipo mobiliario especial. En piezas prefabricadas para sistemas pasivos de climatizacién. Proteccién especial contra el fuego, Ya sea de manera prefabricada o en él sitio. Come relleno de estructuras espaciales ya sea en techos o en muros en sitio. En cdpulas ya sean prefabricadas o hechas en sitio. En remodelaci6n y restauracién de edificios. En el sitio. Para fabricacion de tableros especiales para decoracién. Relleno de huecos en concreto post-tensado.

1V.4.1.- EN MUROS MOVILES

Los muros moviles se pueden aplicar en cualquier genero de edificio, pero principalmente en la vivienda colectiva de bajo costo en México, ya que representa un elevado porcentaje del trabajo del arquitecto. A veces el problema econémico determina la adquisicién de la vivienda por parte del usuario y se deja en dltimo termina las condiciones espaciates de la vivienda.

Debemos diferencia claramente el tipo de vivienda a la que se aplicaria un muro divisorio movible, y este seria a las de tipo plurifamiliar que es donde se trabaja con numerosas cantidades de producto inmobiliario y de tipo industrializado, Sabemos que la experimentacién con vivienda es cara y compleja por su magnitud que esta representa por lo que debemos enfocarnos al espacio interior lo cual es parte esencial de la arquitectura de la vivienda por Io que el material propuesto anteriormente y utilizado en paneles prefabricados para muro divisorio ayudan a los problemas de espacio, en este ejemplo de vivienda. El mejoramiento del aprovechamiento dinamico de los espacios se logra mediante distintas formas de agrupacién de las unidades, locales o cuartos que conforman las viviendas; y en el tratamiento de los espacios comunes como escaleras, pasillos, vestibulos, circulaciones, accesos y las areas de servicio dentro de la vivienda.

El éxito mediatico de estas propuestas dirigidas a un publico amplio como: al usuario, promotores de vivienda, politicos y arquitectos, deben ser expuestas y criticadas de manera constructiva para poder ser reconocidas y aplicadas en los sectores inmobiliarios correspondientes que ayude a los elevades problemas de la carencia de vivienda social.

Definicion y filosofia de la aplicaci6n de los muros moviles en ta vivienda

Un muro divisorio movible es un componente limitante en una edificacioén, para nuestro caso en {a vivienda, e! cual funciona como un muro divisorio y ademas tiene la particularidad de poder moverse de distintas maneras para proporcionar un mejor aprovechamiento de los espacios internos de una vivienda.

86

Este puede fabricarse de distintos materiales principalmente en forma prefabricada, porque es mas conveniente para su aplicacion principalmente en la vivienda en serie, de tipo colectivo o plurifamiliar y de interés social o de bajo costo. La importancia de su aplicacién en la vivienda estriba en que una vivienda de interés social requiere del mejor aprovechamiento de espacio para bajar el costo en superficie de terreno y en volumen de construcci6n.

—1 muro divisorio debe proporcionar flexibilidad, movilidad y fluidez espacial dentro de ja vivienda; y para nuestro caso lo aplicaremos a un ambiente domestico rodeado de servicios reducidos al minimo, precisamente debido al problema de suelo urbano y costo de construccién.

El muro divisorio movible funciona mediante paneles que se mueven de distintas formas y se fabrican en

distintos materiales (para nuestro caso estudiaremos una variante del concreto ligero) que permiten aislar o agregar los distintos espacios obteniendo “mayor” superficie dentro de la misma vivienda, sin sacrificar las

actividades cotidianas del dia y de !a noche. En el manejo de estas paredes o muros moviles no hay espacios

perdidos, ni oscuridad en alguna parte de la vivienda ya que la luz y el aire circulan libremente. Las

perspectivas o visuales internas se ajustan y no afectan el interior cuando se aplican estos muros, funcionan

ademas de muro divisorio, como aislante actistico y térmico entre dos espacios servidores, si se utiliza el

material propuesto. Para lograr esto cabe mencionar que el mobiliario plegadizo y ligero es de gran utilidad y el acabado en piso y muros se recomienda de un solo color y textura, en la parte donde se aplica ef muro divisorio movible y en su area de movimiento. También estos muros pueden Hegar a sustituir mediante una buena

instalaci6n a mobiliario como armarios ( Por ejemplo colgando ropa y zapatos) Los paneles pueden ser

superficies compuestas y organizadas para convertirse en paneles - libreros, armarios, o donde se pueda

albergar teléfonos, famparas, radios, etc.

Los muros méviles en general deben adecuarse a !as condiciones de participacién de las empresas

constructoras, mediante ja prefabricacién y la obtencién de distintos materiales para este fin, en especial el de la propuesta por sus caracteristicas ya mencionadas; y determinar asi un costo accesible para su utilizacién en

serie dentro de ja vivienda. Para este fin es necesario trabajar en forma paralela con la industria del mueble, como de camas plegadizas a la pared, y de mesas, sillas, libreros, armarios, de tipo ligero, mévil y plegable, situados dentro de los espacios versatites de la vivienda. Especificamente el mobiliario no se analizara a fondo en la presente investigacion.

A manera de recomendacién los muros méviles deben aplicarse mayormente en conjuntos habitacionales de interés social como instrumento de espacio producido y repetido en serie.

Hemos mencionado los muros moéviles plegables, y otra variante importante son jos deslizantes o

deslizantes los cuales se mueven en dos puntos en una linea recta y proporcionan también maximo rendimiento y aprovechamiento de espacios entre dos actividades distintas dentro de la vivienda, ya sea

durante el dia y durante la noche. Este ejemplo de muro divisorio movible de tipo deslizante es el mas apropiado para nuestro objetivo, debido a las condiciones de espacio y de materiales que vamos a utilizar, ya

que de este modo se obtienen mayores ventajas en Ja elaboracién de los paneles los cuales jo conforman y

proporciona también mayores ventajas en su aplicacién principalmente de aislante acustico y térmico.

Faltaria mencionar otra variante de muro mévil e! cual es el pivotante que posibilita reconfigurar el

espacio de la vivienda al igual que Jas otras dos variantes ya expuestas.

En un resumen de las tres variantes ya mencionadas tenemos el siguiente ejemplo:

La configuracién diurna del espacio permite ampliar la zona de ‘estar durante el dfa, y recuperar el 0 los

dormitorios durante Ja noche. La articulacién “episédica “ de estos cambios de dia y noche refleja jas

modificaciones de fas actividades del nucleo familiar a través del tiempo; como seria disminuir el namero de habitaciones cuando los hijos dejan el hogar o afadir una habitacién mas cuando es necesario.

Lo anterior es solo un ejemplo de to mucho que se puede hacer dentro de estos cambios de espacios

mediante el uso de un muro divisorio movible realizado con el material de la propuesta.

87

periodo de recuperacion de la poblacién de la Cd. industria é cotidiana de vivir, para que acompafiado de nuevas tendencias culturales y técnicas y modos de vida abrieran !a posibilidad de una reinterpretacion de la vida urbana, ese pais que tenia las secuelas de guerra mundial.

En materia inmobiliaria y de produccién de vivienda especificamente, el arquitecto debe de aplicar sus conocimientos y técnicas que respondan a la satisfaccién del usuario y dei promotor. Por lo que fos muros méviles ya sean de desplazamiento, pivotantes o plegadizos poseen opciones para muchas soluciones que permitan una mayor flexibilidad en fa vivienda y que el usuario pueda manejar su espacio de acuerdo a sus necesidades, mediante paneles que sean facilmente maniobrables, pero que respondan igual a las condiciones de estética, y en tas aspectos térmicos y actisticos de la vivienda.

Cabe mencionar en materia de disefio, que los servicios de cocina y de bafio deben ser por fo general y para mejor funcionamiento de manera fija.

W.4.1.1, - Espacio servido y espacio servidor'™’ (muro mévil)

Estos espacios se refieren a los que ocupan las distintas areas dentro de una vivienda, y se dividen en dos: los espacios servidos que son espacios fijos que no se pueden mover como los baiios y las cocinas que son espacios que estén en uso continuo y frecuente y que ademas debido a sus instalaciones deben permanecer fijos. Y los espacios servidores o dindmicos son aquellos que pueden ser utilizados para ta generacién de espacios como de doble uso o multiple, como son: las estancias o salas y los dormitorios y alcobas principalmente, divididos, para nuestro caso, con un muro divisorio movible, y tenemos como ejemplo lo siguiente:

espacio servido. acceso

6

estancja [~ ms,

ma plegadiza.

espacio servidor. (dinamico o ftexible.)

FIGURA 32. - ESPACIO SERVIDO Y ESPACIO SERVIDOR

Este tipo de criterios de flexibilidad y uso de espacios para servicios, se deriva del “Existenz minimum’, Actualmente y con la proliferacién de la cultura de consume en todo el mundo, la falta de suelo urbano, los problemas econdmicos y la scbrepoblacién, surge un fenédmeno de reinterpretacién de imagenes en diversos medios de comunicacién e influencia cultural, en donde el usuario - consumidor reinterpreta dichas imagenes,

Los espacios servidos y servidores son aquellos que actian en un espacio interior de un cdificio, los cuales el primero se caracteriza porque su funcién es ocupar un solo espacio definido como en un baile o una cocina, en cambio ef servidor es et espacio que tiene la flexibilidad para servir varios usos como habitaciones ~ alcobas-estancia en un mismo espacio interior, por muedio de muros méviles.

Fue un método de disefio, econdmico y racional que surge en Alemania para ofrecer nuevos tipos de vivienda en el ('"S: fue liberar algunas costumbres tradicionales de forma

88

que sugieren un cambio en el programa arquitectonico. Asif tenemos que las habitaciones unifuncionales se

conviertan en plurifuncionales. o dé escenarios para diversos usos.

De esta rnanera y mediante la utilizacién de las técnicas antes mencionadas de Flexibilidad y movilidad y en caso concreto dei uso del muro divisorio movible. y mediante los cambios que dernanda una vivienda de este tipo, se dan hechos camo el que cada dia se requiere de estudiar y al mismo tiempo trabajar, por lo que

provoca que el usuario utilice en su casa equipo propio de oficina; para facilitar esta evolucién se propone el uso mas eficiente del espacio de la vivienda en donde la zona de espacio servidor se reacomoda para dejar

paso a las distintas actividades que pueden compartir estos espacios, tal es el caso que ponia como ejernplo

de! dorrmitorio con la estancia. en donde se aprovechan los espacies de manera plurifuncional. El resultado es

pues una serie de varios esquemas que el arquitecto debe manejar y que aumenta en gran medida las

posibiidades de organizar el espacio siempre de acuerdo a las necesidades particulares del usuario.

La siguiente imagen muestra un muro movil con paneles de concreto ligero de fa propuesta:

FIGURA 33. - MURO MOVIBLE DIVISORIO BASADO EN PANELES DE CONCRETO LIGERO AIREADO,

IV.4.1.2, - Ejemplos de conectadores para paneles de muros méviles

Es necesario utilizar conectadores entre paneles para dar continuidad al muro de manera que quede

sujeto para esfuerzos de trabajo superior al de los paneles para muros fijos; esto se logra a través de

conectadores especiales fabricados con laminas de metal y tornillos comerciales de 3, 4, 5 y 6 puigadas de

largo y ademas con placas sujetadoras de aprox. “4° de espesor que también se usan para conectar miembros de madera. ya que este material posee caracteristicas similares a la madera ya que incluso hasta podemos

clavar en este tipo de concreto ligero.

Supongamos que tenemos que darle continuidad a los siguientes paneles para formar un muro, aunque

debemos de considerar también que se pueden manejar paneles de una sola pieze para un cierto clara, pero

para dar continuidad se puede utilizar lo siguiente

89

Tornillo de 5” con tuerca a

=!

Anillo dentado en forma gé placa para cortante de %” espesor

Malla electro soldada Panetes a unir

soodell

Paneles unidos Detalle U

Otros Tipos de conectadores que se pueden utilizar se muestran a continuacién:

agit ", (tee fy

“e 4g) : no ey Amite dentade dd} Taparteeat oe plate pitta cortaete

tag ae <S. {a} begs to jetadtan aa

{YE Rajan danlades

Tomado de Enciclopedia simplificada de la Construccién, tomo Ill, 1988.

FIGURA 34. — CONECTORES PARA PANELES LIGEROS DE LA PROPUESTA

90

IV.4.2.- EN TECNICAS TILT - UP DE CONSTRUCCION CON CONCRETO

Tiltup es un método de construccién usado para distintos géneros de edificios particularmente en

Australia y en tos Estados Unidos. Se refiere a la construccién de paneles generalmente para muros realizados en una superficie horizontal para después ser levantados en su posicidn final dentro de la obra. Es recomendable cuando se requieren paneles muy anchos y en serie, principalmente en paredes y muros

divisorios.

Es un método que se realiza en obra pero entra en jos llamados precolados, lo que evita el transporte y

almacenamiento de los componentes prefabricados en planta.

Se aplica en: Paneles para muro especialmente en vivienda y edificios comerciales y oficinas.

Disefio: Se deben hacer lo suficientemente grandes para ser maniobrabies.

Se trata de estandarizar Jos paneles lo mas posible. Se debe hacer uso de todas Jas ventajas de un panel, tales como: resistencia mecanica, actistica,

térmica, al fuego, etc.

E! material a usar: —l material es de suma importancia en la fabricacién de estos paneles, ya que las propiedades de este

son las que van a trabajar durante el proceso de construccién de este tipo. Y se utilizan concretos.

Tipo de concreto.

Para nuestro caso estamos proponiendo el concreto ligero de tipo reforzado de muy baja densidad, que se manifiesta en la propuesta de concreto aireado. El que denominé ZINCRETO Lo que permite:

Un mejor dimensionamiento en jos paneles. Un mejor izado. Mejor comportamiento térmico y actistico del material. (comparado con concreto normal) Mejor piro resistencia. (comparado con ef concreto denso normal) Este material puede ser reforzado con fibras sintéticas para mejor comportamiento mecanico

» Aunque requieren de un mayor cuidado por su baja densidad, son los mas apropiados para esta técnica de construccién

E! disefio estructural para esta técnica constructiva.

Requiere de calculos sobre la base de la rigidez geométrica del momento de izado, de donde se dimensionan los paneles de acuerdo a un primer calculo. Y claro, como la mayorfa de los materiales, este

posee limites que dependen del uso que se le dé. Lo siguiente muestra el criterio geométrico para este tipo de

sistema constructivo, lo cual no se vera a detalle en este trabajo por razones obvias.

91

FIGURA 35, - CRITERIO GEOMETRICO EN SISTEMAS CONSTRUCTIVOS TILT-UP,

De lo anterior se deriva lo siguiente: . Consideraciones previas.

Ecuaciones basicas de condiciones de izado con respecto a la geometria del componente.

De las consideraciones previas.

1. El panel es simétrico. 2. El panel es levantado desde un apoyo horizontal (piso) 3 Las fuerzas se deben igualar tanto en la reaccién como en el momento del izado o

levantamiento del panel.

De las ecuaciones basicas del izado. ( que gobiernan la rigidez geométrica)'” 1. gena2=Cic2Beos@/C2L1+C1L-CrL1 2. senad = (C2/C1) sen a2

3. L1=C2Bsen8+L cos a2 /C2 cos 01 +C1 cos a2

(estas ecuaciones gobiernan en la imagen anterior)

''” Técnicas Tilt-up para construccién con concretos, 7° seminario internacional en la expo-Guadalajaral 999,

SO

nD

@@eg@ee@eeee@ee@eeeoeeeqeeeeo%eeegqgeoeoeeegeedge#@#@

08@8eeoeee.é4

@®eseeoeeaeeseeeeoeseseseseeeaeseoesesvese1snongesee

eee 0 @

donde:

aly a2=cit y a2 = angulos de los cables secundarios respecto al cable principai(P) Beta 1 y beta 2 =angulos de cables secundarios respecto a la superficie del panel.

Ci y C2 = cables secundanios. L1 y L2 = longitudes de los cables secundarios. X= longitud de ja mitad del panel.

0 = teta = angulo entre el piso y la superficie inclinada del panel.

Tratamiento arquitectonico de la superficie

Se recomienda cubrir el concreto ligero de tipo aireado con pintura o algun otro acabado como las lechadas, cuando este esta expuesto al exterior, aunque a veces no es necesario y se puede manejar de manera aparente.

Construcci6n

Se tienen que programar los materiales, la mano de obra y el equipo, de acuerdo a la secuencia dei

colado de los paneles; ademas de prever accesos y espacios para colar los paneles y maniobrar el equipo, y

definir el método a detalle para construccién.

La disposicién del armado y los detalles constructivos deben de planearse de acuerdo a una forma de

trabajo particular del arquitecto asi como el juntado y el acabado de los paneles y previamente el izado de los

mismos.

IV.4.3.- EN PIEZAS PREFABRICADAS TIPO MOBILIARIO

Dentro de los conceptos de estructuras y paredes moviles estan ios llamados paredes contenedores que liberan o dividen los espacios dentro de Ia vivienda o cualquier otro tipo de género de edificio.

A manera de mobiliario doméstico pero que actuen también como componentes divisorios y que tengan una funcién propia generalmente decorativa. También utilizando el material de ia propuesta expuesta con anterioridad, tiene la ventaja por su baja densidad y resistencias éptimas para la construccién prefabricadas o

en sitio de estos componentes ai igual que los muros divisorios méviles. Estos componentes podrian estar

montados sobre ruedas para su facil maniobrabilidad. Ademas de su uso como simple decoracién, funcionarian

como libreros, alacenas, jardineras y como el arquitecto o disefiador deseen.

Con la utilizacion de estructuras tipo mobiliario que actue como muro divisorio que contenga espacios

para distintas actividades domésticas que liberen el espacio de la casa, a manera de elementos extraibles de

tipo standard en sus dimensiones que se puedan prefabricar para su uso en serie y en vivienda piurifamiliar 0

colectiva.

Quizé los muebles tradicionales disminuyan en su uso, incluso electrodomésticos se podrian integrar a estos elementos, que serian una variante de muro divisorio movible por su conformacién constructiva ya que actta de forma similar a io que se esta estudiando en la presenta investigacién.

93

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FIGURA 36, -EJEMPLOS DE MOBILIARIOS DE CONCRETO LIGERO AIREADO (ZINCRETO)

V.4.4.. EN LA PREFABRICACION DE PIEZAS PARA SISTEMAS PASIVOS DE GLIMATIZACION

Con el mismo material de la propuesta, por sus propiedades y ventajas sobre algunos materiales similares, lo podemos emplear en la prefabricacién de componentes de tipo precolado, para su utilizacién en sistemas pasivos de climatizacién, por ejemplo en el caso siguiente:

La creacion del ambiente interior es tarea de los arquitectos por lo que debemos crear un impacto ambiental hacia adentro, ademas pensando en el mejor aprovechamiento de los recursos ya sean naturales o artificiales debemos procurar establecer medidas que permitan tener un edificia sano y evitando asi el sindrome del edificio enfermo antes mencionado, mediante sistemas naturales de ventilacién.

Utilizando para ese fin iecnologias que permitan la aplicacién y uso para cualquier edificio permitiendo asi la regulacién de ese impacto nocivo en los edificios.

Con el empleo de diversas tecnologias podemos ayudar al proyecto ser mas sano con el medio ambiente y con el aprovechamiento de los recursos tanto naturales como artificiales.

Por ejemplo la solucién de paneles moviles para oficinas de forma prefabricada y la utilizacién de pisos inteligentes da como resultado el aprovechamiento de ia luz artificial y del ahorro en instalaciones respectivamente,

94

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Existen ademas varios sistemas de plafon para elirninar instalacion en ductos.

Y los sistemas de enfriamiento natural basado en torres de enfriamiento, que se asemejan a las chimeneas y que trenen un sisterna de filtraci6n de aire el cual va a dar a una parte del edificio que es refrescado con aire frio Como se muestra en el siguiente ejemplo.

FIGURA 37. - TORRE DE ENFRIAMIENTO HECHA CON CONCRETO LIGERO AIREADO DE LA PROPUESTA.

En otras aplicaciones similares con componentes realizados con concreto aireado tenemos la siguiente

propuesta:

En paises desarrollados como Japon existen proyectos para un futuro inmediato corno las ciudades bajo tierra que consisten en cdpsulas interconectadas que con sistemas mecanizados o inteligentes permitiran albergar cerca de 100, 000 personas.

Para México sabemos que estos sistemas inteligentes son muy caros para destinarlos a zonas rurales, aunque dapende del proyectc, por fo que la siguiente propuesta consta de soluciones sisternatizadas de manera general y con criterios de disefio que sirvan para poder aplicarlo desde una vivienda hasta un conjunto de instaleciones con fines de laboratcrio o de explotacién minera y de yacimientos diversos.

Deberes considerar en la siguiente propuesta los sistemas pasivos de climatizacién para hacerlo mas econdémico y que pueda ser aplicable a diversos géneros de edificios. este sistema asi misma seria aplicable a cualquier punto del pais ya que ademas de ser una solucién térmica es una importante solucién en espacio y ahorro de terreno aplicable a cualquier ciudad poblada. en donde se puedan instalar mecanismos como elevacores, contenedores, ventiladores

anificiales. ete , para hacerlo mas confortable. Los sistemas de instalaciones basado en domos para efactos de invernaderos y creacion de microclimas podran

ser utilizados en un future para albergar personas en un ambiente artificial que permita la autosuficiencia en las mismas instalaciones y en terrenos y Clirnas tan extremosos como el desierto y zonas aridas; incluso en zonas come las dei planeta Marte

Existen numerosas ideas pero todo depende de las circunstancias asi como de las necesidades del lugar y la nusraa economia disponible al proyecte en cuestién

La utilizacion de los materiales sean nuevos o tradicionales también dependen para su aplicacion de las circunstancias antes mencionadas.

9S

La idea de la propuesta es guardar calor en la noche y evitar la mayor insolacién durante el dia, aprovechando el sol para generar electricidad por medio de celdas fotovoltaicas y utilizar sistemas pasivos de ventilacién hacia al interior.

Considerando el siguiente ejemplo de un aula que se va a realizar en el norte de fa reptiblica mexicana, tenemos que en Io relacionado con el clima, en la noche desciende la temperatura en forma considerable y por el contrario en el dla el soleamiento es intenso. Para este propdsito se determina utilizar materiales de la region como tabique rojo recocido o adobe en su caso ademas de barro para la techumbre y tal vez madera de la regién, ademas utilizando para este fin sistemas pasivos de climatizacién como son fas torres de enfriamiento, la utilizacion de ventilacién de energia edlica y otros sistemas pasivos que mantienen en temperaturas templadas el interior del edificio,

Aire natural

Rayos solares.

{ Muro movibie de concreto grofues; Torre 7 enfriamiento |. - . Entrada de aire con on deposito . de agua. | : me L AULA “_NTNatural

hivel semienterrado. i NPTerminado iz

FIGURA 38. - CORRESPONDE A LA PROPUESTA DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO DURANTE EL DIA Y CALDEO DURANTE LA NOCHE PARA UN AULA 0 VIVIENDA EN CLIMAS EXTREMOSOS

La conveccién natural del aire entre el invernadero y el interior caldea ef aula durante el dia en época de mucho frio, por fa noche ej muro intermedio libera el calor acumulado durante el dia; y cuando es época de calor se interpone el muro mévil para evitar la insolacién del aula y actiian fa torre de enfriamiento y ef ventilador accionado por el viento.

Conclusiones de la propuesta de ventilacién

Dentro de la propuesta podemos concluir que existen muchas opciones dependiendo del problema, pero por lo general en edificios de varios niveles se presenta el problema de ventilacién natural y en edificios de tipo industrial en donde el gasto de recursos y energia es muy elevado se requiere de un sistema de este tipo, consta de salidas para varios niveles muy semejante al expuesto en el ejemplo de fa clase pero que difiere en la utilizacién de revestimiento con otro material diferente del de la propuesta, para el interior, ademas el empleo de un dispositivo de una garganta que funciona como acelerador dispuesto en los niveles subsecuentes y para que el aire fluya mas rapidamente desde arriba, ademas de la utilizacién de una cupula como receptora de aire la cual serfa del mismo material de las persianas, también el criterio de prefabricacién de toda {a torre para montarla en edificios con previa preparacién en donde se requiere segtin ef proyecto arquitectanico,

1V.4.5.- PROTECCION ESPECIAL CONTRA EL FUEGO

Otros de los usos especiales que le podemos dar al material propuesto es la proteccién contra el fuego, ya que este material es fabricado con cenizas ya sean de origen volcdnico o de desecho industrial, posee caracteristicas de gran resistencia al fuego, simplemente porque se trata de material producto de combustion: y en combinacién con el cemento y el lapilli proporciona gran piro resistencia y trabaja como un excelente aislante térmico y actstico debido a que la ceniza es uno de los materiales que conducen menos el calor.

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Dentro de los sistemas contra el fuego existen muchos aspectos tales como: sefialamientos y sistemas

de deteccién ya sean manuales o del tipo inteligente, pero en nuestro caso nos enfocaremos basicamente a !a piro resistencia del material como protector de estructuras.

En esta parte proponemos al concreto ligero aireado o celular mediante el método antes visto, como un

material protector de estructuras, instalaciones (ductos), y medio de escape de un edificio; debido a su

excelente resistencia al fuego.

Al fuego lo podemos definir como un desprendimiento simultaneo de tuz y calor intensos, como resultado de la combustién de algunos cuerpos; asi misma, !a combusti6n es una reaccién quimica que

mediante un proceso violento de oxidacién permite la liberacion de energia contenida en los cuerpos.

Los materiales de construccién, como recomendacién se deben seleccionar de manera que

» Que reduzcan el nesgo de una propagacién del fuego.

» Que sustancias emanaran det material después de Ja combusti6n? * €legir materiales auto extinguibles de poca duracién en combustién y baja toxicidad.

El concreto iigero aireado de la propuesta posee grandes resistencias al fuego por sus componentes y composicién celular antes mencionados, por io que se recomienda para:

» Proteccién de sistemas de instalaciones aplicado como revestimiento de fos ductos. * Como barrera estructural y divisoria para evitar !a propagacién dei fuego. = Proteccién de estructuras principales tomando en cuenta el disefio dptimo de la estructura y recubrimiento con

el material propuesto.

« Alslar areas mediante el uso de barreras antes mencionadas. « — Aplicar el material come revestimiento de los medios de escape. (los cuales deben ser horizontales mediante

rampas, puertas y puentes, y verticales en menor caso, como escaleras, toboganes, etc.

Ver la siguiente figura:

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2

3 : .

Catalege de productos LITEBUILT, concreto celular, 1998.

1. ESTRUCTURA METALICA.

2. BLOQUE DE CONCRETO LIGERO TIPO AIREADO DE LA PROPUESTA. 3. JUNTEADO MAXIMO DE % CENTIMETRO.

FIGURA 39. - PROTECCION ESPECIAL CONTRA EL FUEGO EN ESTRUCTURAS.

97

IV.4.6.- USO ¥ APLICACION EN CUPULAS Y BOVEDAS EN SITIO O PREFABRICADAS

Reiterando las propiedades y caracteristicas que este material posee, podemos emplearlo también en sistemas especiales de techo como las ctipulas y las b6vedas.

La baja densidad del material y su 6ptima resistencia a la compresién permite el moldeado ya sea en sitio o de manera prefabricada, cuipulas y bévedas para su uso en edificios como viviendas principaimente.

Cupula de concreto Ligero aireado.

Foto: Silverio Hernandez Moreno, Morelia, Mich., 2000.

FIGURA 40. - CUPULA DE CONCRETO LIGERO DE TIPO AIREADO.

IV.4.7.- APLICACIONES COMO RELLENO INTERESPACIAL'® EN ESTRUCTURAS DE TECHOS O MUROS

En estructuras de techos 0 muros en donde no se requiera que el concreto trabaje ni a compresi6n ni a traccién, se puede utilizar la propuesta con una densidad muy baja y una resistencia a la compresién relativamente baja también. Estas estructuras se tendrian que rellenar en su interior para fines acusticos, térmicos y estéticos, Dichas estructuras serian las tridimensionales hechas con piezas metalicas. También se pueden utilizar en componentes como panel W, Covintec, o similares, para el revestimiento y aplanado de los mismos, ambas aplicaciones necesariamente en sitio.

Las figuras siguientes muestran dichas aplicaciones como relleno interespacial de estructuras metalicas tridimensionaies:

80) relleno interespaciat se refiere a tna aplicacion del maternal de la propuesta, de modo que se pueda utilizar en el relleno de espacio en estructuras metélicas principalmente, y en donde se requiera rellenar huecos que no trabajen estructuralmente.

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FIGURA 41, - RELLENO INTERESPACIAL EN ESTRUCTURAS TRIDIMENSIONALES DE METAL. Y PROTECCION CONTRA EL FUEGO (USOS DEL CONCRETO PROPUESTO)

V4.8. — COMO MATERIAL PARA REMODELACION Y RESTAURACION DE EDIFICIOS

Este Maternal de la propuesta también seria ctil en la remodelacion de edificios en donde se requiera

que el material sea liviano. para poder asi restaurar sin necesidad de reforzar la estructura, claro que para reforzamiento de estructuras la mejor opcion es el concreto de alta resistencia.

En la siguiente figura se muestra un caso en donde aplicariamos este material de la propuesta:

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cone. Gato celular, 1998.

FIGURA 42. - APLICACION DE LA PROPUESTA EN ESTE TIPO DE CIRCUNSTANCIAS

V.4.9. -COMO MATERIAL PARA FABRICACION DE ELEMENTOS DECORATIVOS Y TABLEROS ESPECIALES

Este Material también puede ser empleado en la fabricacién de piezas especiales para ornamentacién y elementos decorativos dentro y fuera de edificios; como io muestran las siguientes figuras.

Catalogo de productos LITEBUILT, concreto celular, 1998,

FIGURA 43.- PIEZAS ESPECIALES PARA ORNAMENTACION,

1V.4.10. —- EN RELLENO DE HUECOS EN CONCRETO POST-TENSADO

Este material por su propiedad expansiva nos ayuda también en el aseguramiento del relleno de los huecos de los cables que se utiliza para postensar concreto de alta resistencia. Como se muestra en la siguiente figura:

GONCGRETO POSTE ADO ——~,

RELKENG DE CONGRETO O ) Sry ERO AIREADO.

CABLE POSTENSADO———-} ”

FIGURA 44, -- APLICACION PARA RELLENO DE HUECOS EN ELEMENTOS POSTENSADOS.

100

iV.4.11. — COMO SUB-BASE EN PAVIMENTOS DE CONCRETO HIDRAULICO

En Jos pavimentos y carreteras de concreto hidraulico se requiere de bases y sub-bases de materiales

que estabilicen el terreno a fin de recibir !a capa de pavimento principal de concreto denso comtn.

Para esto se utilizan varias opciones entre los que se encuentran el reileno fluido con un concreto especial, 6] uso del suelo — cemento para adquirir también un suelo mas firme y con el material de la propuesta es viable aplicarlo en sub-bases de pavimentos de concreto debido a que no se requiere de una alta resistencia a la compresion, ya que los pavimentos trabajan principalmente a tracci6n, por lo que el Zincreto es una buena

propuesta para dichas sub-bases.

Dicha sub-base se aplica directamente sobre la capa sub-rasante de terreceria segiin se indiquen en las especificaciones en tos planos. La resistencia esperada a la compresidn en este tipo de usos es de aprox. 21 Kg/cm? a los 7 dias del tendido.

En fa siguiente figura se puede ver el tendido de dicho proceso constructivo:

Catalogo de productos CEMEX, concretos, 2000.

FIGURA 45, - PREPARACION DE SUB-RASANTE

cataloge de productes CEMEX, concretos, 2900.

FIGURA 46. - TENDIDO DE SUB-BASE CONCRETO LIGERO DE LA PROPUESTA (ZINCRETO) 101

En la siguiente figura se muestra el tendido del concreto normal para el pavimento referido:

FIGURA 47. - TENDIDO DE CONCRETO NORMAL

Y en la siguiente se muestra el pavimento terminado:

Catalogo de productos CEMEX, concretos, 2000.

FIGURA 48, -- PAVIMENTO TERMINADO

IV.4.12. — En fa Construccién de albercas para mejor aislamiento térmico.

Este material también se puede usar en la construccién de albercas y piscinas , debido a su excelente comportamiento térmico lo cual ayuda a mantener el agua a temperaturas deseadas con un menor consumo de energia y de combustible en su caso.

Catalogo B solduc, Qué ec, Canada, 1994

FIGURA 49, -- PISCINA DE CONCRETO

102

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES DE LA INVESTIGACION

Generales

e El uso de nuevas variantes de materiales en nuestro caso de concretos ligeros es apropiado para

la produccién de elementos y partes de sistemas de construccién requeridos por las demandas actuales.

e Este material permite el reciclaje del mismo, haciendo un sistema que permite la construccién y el

desmonte de los componentes usados en jos edificios tanto en prefabricados como en sitio.

« Incremento de la produccién de elementos prefabricados mediante su correcta aplicacién para distintos géneros de edificios

* Se concluye también que el tema de materiales para construccién contribuye al desarrollo de la investigacién y el campo de las aplicaciones, que se deben considerar para atender las distintas necesidades de disefio y producci6n de edificios.

e El panorama para el mejor futuro dei concreto estriba en la variacion en sus componentes desde el disefio de fos procesos quimicos de las mezclas hasta sus distintas aplicaciones mecanicas y arquitectonicas para sus distintos usos,

e La variante de concreto ligero de tipo aireado responde a las necesidades de disefio para diversos componentes arquitecténicos y de construccién en general y particularmente por su contenido quimico mejora

la propiedad anticorrosiva, por io que se puede aplicar en componentes prefabricados para estructuras

moderadas en donde el refuerzo y sus accesorios sufren menor dafio; ademas de sus propiedades actisticas, térmicas y mecanicas, esta la de ser un material reciclable y poderto utilizar para nuevos productos similares al de origen.

« Se concluye de igual manera que en México es factible su utilizaciédn y aplicacién ya sea

prefabricada o en sitio debido al incremento en las demandas de calidad y rapidez de productos y de servicios;

y debido a la riqueza en desechos industriales, de metalurgia y de energética que existen en México y que se

pueden utilizar de manera directa y procesada a nuevos materiales de construccién, como es el caso de la presente propuesta.

En casos particulares

Basado en los resultados de investigacion experimental en laboratorio:

« El concreto utilizando desechos de industria especificamente la ceniza pulverizada asi como desechos de polvo de escoria de aluminio y Zinc, responden satisfactoriamente a Ja trabajabilidad y

tesistencias mecanicas y propiedades térmicas y acusticas de concretos ligeros para sus distintas aplicaciones.

« En general, cuando se incorporan arena silica y jales volcanicos como el lapillf, reducen ja contraccién por secado y aumenta la resistencia a la compresién.

« La utilizaci6n del Zinc en la mezcla ayuda a mejorar el ataque de agentes corrosivos en los elementos del concreto debido a los refuerzos y accesorios metalicos, ademas es agente aireador o aireador

que ayuda a aligerar el material y también se evita el uso de inclusores de aire de tipo liquido y de aditivos

caros.

« El uso del perdéxido de hidrogeno en complemento con H2O ayuda ai proceso de aireacién de la mezcla acompafiado del polvo de Zinc para aligerar el material. (este es un caso opcional)

103

* Este material se puede utilizar para ta fabricacién industrial de elementos de construccién y también para manejario en sitio en un menor grado pero no menos importante.

¢ La utitizacién de desechos de industria en !a mezcla ayuda y protege al medio ambiente y a la economia de ta industria de la construccién, ya que se utilizan materiales no toxicos.

¢ Se reducen importantes costos en la produccién de este tipo de concreto en comparaci6n con sus similares en el mercado:

e En lo que se refiere a costos’® podemos concluir que la propuesta de ZINCRETO por su naturaleza en la composicién proporciona un gran ahorro entre concretos ligeros ya que tenemos los siguientes Costos en fa fabricacién de 1 m5 de cada material, incluyendo mano de obra de fabricacion:

COSTO PRELIMINAR DE 1 m? OE CONCRETO LIGERO DE LA PROPUESTA, HECHO EN OBRA, CON Fic = 49.115 Ka./em?, Y CON UNA DENSIDAD DE 750 Ka./ m? de: $304 PESOS.

1 m* DE CONCRETO TRADICIONAL CON UN F'c = 100 KG./CM?, DE IGUAL FORMA HECHO EN OBRA. Y CON UNA DENSIDAD DE 2400 KG/ mde: $435 PESOS.

CONGRETO LIGERO HECHO basado en TEZONTLE FINO, EL CUAL TIENE UN F'c = 70 KG/CM? Y UNA DENSIDAD DE 1800 KG./ m? de: $448 PESOS.

CONCRETO LIGERO CELULAR que fabrica la marca CEMEX de manera premezciada y con las siguientes caracteristicas: con una resistencia a fa compresion de 75 Kg/cm? y una densidad de 1200 Kg/m3 la cual es mucho mas densa que fa de la propuesta y su costo es también muy superior ya que lo incluyen con ei bombeo en $1, 518 PESOS MAS IVA, pero aun sin el servicio de bombeo e! costo por metro cilbico es muy elevado.

CONCRETO AIREADO CONTEC en prefabricados analizando un bloque de concreto celular de la marca CONTEC de 50 kg/cm? y una densidad de 600 kg/m y 10 om. de espesor X 62.5 cm de largo y 20 cm de altura cuesta alrededor de $7.00 pesos la pieza

Los bloques de concreto tigero (macizo) de fabricacion regional, de tas mismas dimensiones pero de mayor resistencia (100 kg/cm?) y mucho mayor densidad (1800-2000 kg/m), estamos hablando de un coste en el mercado local de $5.45 pesos m.n. la pieza

Como podemos ver existen ventajas y desventajas en el uso de cada material e influye no solo el costo si no también las propiedades mecanicas de los productos, por lo que fa seleccién adecuada de los mismos estara bajo responsabilidad del constructor, pero si podemos mencionar que el material de ia propuesta es una buena opcién para usaria en la construccién. Ver en las conclusiones el resumen de costos.

En general el costo varia dependiendo de la region, esto debido al costo de las materias primas y la forma de obtenerlas. Entre concretos ligeros, la propuesta ahorra alrededor de un 40% con respecto a los de Tezontie pero respecto a los ligeros aireados del mercado existe una notable diferencia en costo, alrededor de 3 veces mas barato et de la propuesta (Zincreto)Y con respecto al concreto tradicional se acorta mucho el tiempo de construcci6n y se ahorra energia eléctrica e instalaciones de aire condicionado debido a su particularidad en resistencia térmica y acstica. (que poseen todos los concretos aireados)

Como tesis tiene lo siquiente:

Las materias primas como fa ceniza voicdnica y las escorias de zinc son apropiadas tanto fisica y quimicamente en combinacién con el cemento Pértland y ef lapilli de origen voicanico, para obtener una mezcla

"” Los costos sc obtuvieron entre ef mes de Octubre de 1999 y Enero del 2000, 104

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optima para un conereto aireado que sea de muy baja densidad y de propiedades mecénicas y térmicas

suficientes para solventar diversos problemas en sistemas constructivos de tipo arquitecténico.

Y lo siguiente como complemento:

* La utilizacién del concreto ligero de tipo aireado y aligerado con mezclas de poivo de Zinc o Aluminio,

fibras sintéticas de desperdicio industrial y volcdnico, principalmente de metalurgia, nos da como

resultado un material conveniente para su aplicacién en procesos de la industria de la construcci6n.

* f£specificamente una variante en la fabricacién de concreto o mortero ligero, nos da un material apto y

con las caracteristicas necesarias para la realizacién de diversos elementos prefabricados.

* La propuesta de este material lleva diversas ventajas sobre algunos existentes en el mercado que se

pudieran aplicar.

« El uso de dicho material se puede aplicar también a varios géneros de edificios, ademas de su

aplicacidn en componentes aislados, dicho material puede ser utilizado en sistemas completos de edificacion.

La utilizacibn de desechos de industria particularmente de energética y de metalurgia asi como de

cenizas volcénicas nos proporciona materia prima suficiente y apropiada para su empleo en Ia fabricacién de

materiales de construccién y para nuestro caso especifico de concreto aireado con millones de toneladas

anualmente. -

VENTAJAS SOBRE OTROS MATERIALES

LA RAPIDEZ EN LA CONSTRUCCION

Cuando se utilizan elementos prefabricados de este material, los materiales ademas de ser ligeros son

dimensionalmente exactos y facil de montar. Como todos sabemos, cuando se utilizan en prefabricados los procesos de produccién son mas rapidos lo cual ahorra dinero en cierta forma. Ademas el concreto ordinario

cuando se utiliza en sitio es mas pesado y por consecuencia ia construccién se alarga innecesariamente.

PRESICION

Debido a las dimensiones exactas, ta precisién es mayor, en elementos prefabricados. Ademas la

colocacién de las piezas prefabricadas con este material es mas facil de montar por su baja densidad, ya que cualquier obrero puede hacerlo y no necesita estar calificado para ello.

LA TRABAJABILIDAD

Los concretos aireados ya sean prefabricados o en sitio se trabajan de una manera agil, y, particularmente en prefabricados las piezas las piezas tienen tal comportamiento que se pueden cortar con

serrucho, ranurar, fijar, incluso esculpir y clavar; asi, facilita las instalaciones y se evitan desperdicios. Ademas

comparado a la madera la supera en sus propiedades de concreto y comparado con el concreto denso normal le toma ventaja porque se puede aplicar algunas técnicas que en la madera se realizan con frecuencia.

NO ES TOXICO

Este material tiene la particularidad por ja materia prima empleada de que no es toxico ni dafia la salud

de los obreros durante el proceso de construccién. Por sus caracteristicas quimicas en la propuesta para aireacion se realiza lo mas natural posible, ya que se utiliza agua oxigenada y/o pasta de Zinc como agentes aireadores y expansores de volumen.

120

SUS PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS

Nos dan como resultado un material confiable y funcional, ya que dentro de sus propiedades fisicas y quimicas estén las ya citadas de resistencia, aislante térmico y actistico, baja densidad, lo cual es recomendable para su utilizacién en los procesos de construccién arquitecténica.

VERSATILIDAD

Este material puede utilizarse tanto en sistemas de prefabricacién como en el sitio de la obra, debido a sus caracteristicas de elaboracion.

EL FUTURO. -

E! futuro de la presente propuesta de material y manera de fabricacién esta determinada mediante su aceptacion en los métodos de construccién utilizados de manera cotidiana; Como todo material o variante de material nuevo requiere de un tiempo de adaptacién el cual estara determinado mediante ta propagacién del uso y empleo de los materiales citados en el capitulo de la propuesta, los cuales hasta el momento no se.han explotado de manera comercial, atin sabiendo que existen numerosas minas y betas de ceniza en fa region como lo muestran los mapas incluidos en los anexos.

Particularmente et futuro de esta investigacion estriba en el estudio de casos practicos experimentales sobre componentes dimensionados’”° dei material de la propuesta y reforzados con aceros o fibras, para conocer su comportamiento estructural mediante pruebas fisicas de laboratorio.

Asi mismo se propone continuar con esta investigacion para realizar los estudios y pruebas térmicas y actisticas asi como de piro resistencia, usando jos aparatos necesarios y dimensionando componentes como vigas, losas para muro y techo, para partir de espesores y peraltes, para poder realizar dichas pruebas de fa mejor manera y que por la naturaleza del presente trabajo no las inciuyo,

Nos referimos a elementos que contienen medidas y secciones prediscitadas que se usan en estructuras como vigas. columnas o bloques, los cuales se estudiarian en un laboratorio para conocer si comportamiento estructural.

106

FUENTES DE INFORMACION

LIBROS

ACI, AMERICAN CONCRETE INSTITUTE, Concreto iigero, Detroit, Michigan, 1987.

ACI, AMERICAN CONCRETE INSTITUTE, Tilt - up construction, Detroit, Michigan, 1989

WALKER, B J, Prefabricados de concreto, fondo editorial del IMCYC AC, México, 1995,

ACI, 303, COMITE DEL IMCYC, El cemento y ef concreto en la ndustrializacién, México, 1984

PLAN DE DESARROLLO DEL ESTADO DE MEXICO, Gobierno dei Estado de México, 1995- 2000.

GERWICK, Ben Jr, Biblioteca internacional del ingeniero civil, Volumen 10. - Construccién de estructuras de concreto

presforzado, E U.A, 1989

PARKER, Harry, Biblioteca simpiificada de fa construccion, editorial del valle de México, 1988.

MERRITT, Frederick, Enciclopedia de fa construccién de Arquitectura e ingenierfa, Editorial Océano / centrum, Espafia, 1990

REGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES PARA EL D.F. Y EL ESTADO DE MEXICO, Ley de desarrollo urbano y normas complementarias, Tercera edicién 1997

METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION EN ORGANIZACION Y METODOS, Comisién de administracién piblca, 1990

GiL! GALFETTI, Gustau, Pisos pote /células domésticas experimentales, Editorial Gustavo Gili, Barcelona 1998

SHEPPARD David, Plant cast, precast and prestressed concrete, McGraw - Hill. .

SALAS, Juilaén, Prefabricacién ensefianzas y problemas de la tecnologia para viviendas de interés social en lbero Aménca, X| curso de estudios mayores de la construccién, Instituto Eduardo torréja de Madrid, Espafia 1988

LIBROS DEL FONDO EDITORIAL DEL INSTITUTO DE CEMENTO Y DEL CONCRETO (IMCYC), ACTUALIZADOS Y RECIENTES:

ePrefabricacién

eConcreto ligero «Paneles ¢Productos de concreto

*Construccion industnalizada eAluminio en el concreto

*Coordinacién modular *Edificios inteligentes *Concreto presforzado

*Bioques de concreto

oTit - up (paneles)

eVivienda

«Materiales fabrcados con desechos industriales *Losas ligeras

*&/ concreto arquitectonico

»Moides para concreto *Practicas de construccién

«Disefio de edificios de concreto.

CHIUINI, Michele, Design and technology of buildings structures, Editorial John Wiley and sons 1997

COMMERZBANK FRANKFURT, Prototype for an ecological high nse, editado por. Birckhausen, 1997.

107

MEISEI, COMPANY, Laboratories and researches facilities, books Nippon, Japan, 1997.

REVISTAS:

CONSTRUCCION Y TECNOLOGIA IIMCYC /MEXICO.

INSTALACIONES, REVISTA DE INGENIERIA /MEXICO,

ENLACE: ARQUITECTURA Y DISENO /MEXICO.

OBRAS; PANORAMA DE LA CONSTRUCCION /MEXICO.

ARCHITECTURAL: REVISTA TECNOLOGICA DE LA ARQUITECTURA /EUA.

CONSTRUCTION MANAGER, BOSTON, INGLATERRA.

VIDEOS: *CONSTRUCGION INDUSTRIALIZADA: HACIA UN NUEVO MILENIO, IMCYC / MEXICO,

eJUNTAS Y CONTROL DE AGRIETAMIENTOS EN CONSTRUCGIONES DE CONCRETO TRADICIONAL Y PREFABRICADO. /IMCYG / MEXICO.

TESIS DE MAESTRIA EN ARQUITECTURA / TECNOLOGIA, UNAM:

SALAMANCA MONTES, Juan Feo. , Alternativas para la prefabricacién de vivienda popular, 1985.

SAMANO IBANEZ, Rafael, Prefabricacién a pie de obra, 1994.

RANGEL DAVALOS, Jorge, Casa ecoldgica, una alternativa tecnoldgica, 1994.

OCAMPO, Ernesto, Materiales nano-estructurados, 1998.

TESIS DE MAESTRIA EN INGENIERIA METALURGIA, IPN:

JIMENEZ ESTRADA, Jestis A, Bafio térmico en acero contra corrosi6n, IPN, 1998

EMPRESAS E INSTITUCIONES:

*GRUPO TRIBASA, sector materiales e insumos de la construccién, de elementos prefabricados de concreto, Tel.: 5965336 y 5965023, Méx. D.F.; www.tribasa.com.mx eiIMCYC, A.C, informes con él Lic. Rogelio Molotla; Insurgentes sur No 1846, colonia Florida. Tel.: 6620606. eANIPPAC, Asociacién nacional de industriales del preesfuerzo y la prefabricaci6n, insurgentes sur 1650 - 503, colonia Florida, Tel.: 5245291. *LABORATORIO NACIONAL DE LA CONSTRUCCION, calle 23 No 8658, TEL: 5988946. YESO PANAMERICANO, Tel.: 5437260. (esquinas, sistemas de suspensi6n, plafones actisticos, etc.} eJL INDUSTRIAS ASOCIADOS, Muros, losas techos, casetas y tableros para fachada,, Tel: 8228511, Atizapan de Zaragoza, Estado de México, eCONTEC, Sistemas constructivos, oficinas en México, General Pedro A de los Santos, TEL: 5530221, www.contec.com.mx

DIRECCIONES WEB MAS VISITADAS:

www. contec.com.mx

www Imeye.com.mx www.hebel com www. cimtes com www. acl com www tribasa.com mx www.cicy gab mx

108

GLOSARIO:

Agentes aireadores o aireadores, Son aquellas sustancias que dentro de la mezcla de! concreto

forman fas celdas o burbujas al reaccionar con el cemento y agua, generandose gas ya sea hidrégeno u oxigeno. El agente aireador para nuestro caso es el polvo de Zinc

Agregado fino, En mezclas de concreto consiste en el material que se agiutina con la pasta de

cemento y agua; y es aquel material como arena o ceniza que no rebasa los 3/8 “ de diametro.

Agregado ligero. Funciona igual que cualquier agregado y su diametro es similar al det agregado

grueso, pero el peso del material es de muy baja densidad, como el lapilli piedra p6mez o tezontle.

Agregado grueso. Es el material mas pesado de cualquier concreto y también se aglutina con ayuda

del cemento y el agua y su diametro es mayor de 3/8”.

Agrietamiento. Se refiere a la contraccién que sufre el concreto endurecido por diversos factores

como: dosificaciones, clima, calidad de los materiales y modo de fabricaci6n.

Alcalinidad. Es una propiedad de los materiales que se basa en un grupo de metales con un caracter

fuerte electropositivo (metales blandos) El concreto posee un grado determinado de alcalinidad definido por su

pH ( medida de acidez) ;

Autoclave. Es un proceso de curado de los concretos aireados, por medio de una camara de vapor

llamada autoclave que funciona a alta presién.

Biomasa. Es el material que contiene un grado de diédxido de carbono atin sin sufrir alguna

combusti6n.

Carbonatacion. Es un proceso anticorrosivo en los materiales metalicos que actta junto con ta oxidacién.

Carga prolongada. Es un esfuerzo continuo que sufre un componente estructural que nos sirve para

medir en laboratorio su capacidad fisica de deformacién durante un largo periodo de tiempo.

Ceniza industrial. Es el producto de la combustién de materiales en la industria de ta transformacién.

Ceniza pulverizada. Es Ja ceniza que ha pasado por tamices determinados para su seleccién y se

presenta en un polvo muy fino ( medido en micras)

Ceniza volcanica. Es producto del polvo volcanico.

Cerramientos de edificios. Es la parte que envuelve a la estructura del edificio; y se constituye de

materiales ligeros.

Concreto aireado. Es un termino que proviene de la traduccién de aerated concrete, el cual lo lamamos en el presente trabajo como concreto aireado o celular.

Concreto celular. Es el concreto que surge de aligerar ei material con agentes aireadores.

Concreto ligero estructural. Es un concreto de baja densidad que se puede utilizar en estructuras

moderadas del edificio.

Concreto ligero no estructural. Es un concreto de muy baja densidad que se utiliza térmica y

actisticamente y no posee propiedades dptimas de resistencia mecanica. 109

Contraccién por secado. Es el defecto que sufre un concreto cuando se esta secando y se producen agrietamientos en el material.

Corrosién. Es la modificacién de} material mediante un agente principalmente externo del estado pasivo normal dei medio aicalino en un concreto armado con acero.

Curado a alta presién. se realiza en el autoclave mediante una cémara de vapor, que conserva mejor las propiedades del cemento en el momento de fraguado, que la presién atmosférica; dandole una mayor

resistencia. :

Densidad. Es el peso que tiene un material o un compuesto en un determinado volumen (para nuestro caso en Kg/m?)

Desarrollos pilotos. Son pruebas experimentales tas cuales sirven para crear prototipos para medir las propiedades, en nuestro caso de materiales, dentro de un sistema.

Deslizamiento de varillas, En el concreto armado se presenta un movimiento del acero debido a la diferencia térmica y cambios de volumen del material. Se corrige mediante refuerzos a compresién y varilia debidamente corrugada (solo en elementos de carga)

Desperdicio industrial. Son los desechos que genera cualquier industria, de {os cuales muchas toneladas pueden aprovecharse y reciclarse.

Emulsién inclusora. Es un aditivo que se emplea en el concreto para generar espuma y aligerar as/ el material.

Esfuerzo ~— deformacidn. Es la relacién mecdnica existente en los materiales cuando se ejercen fuerzas de compresi6n, flexién o torsién sobre el material, y reacciona mediante una determinada deformaci6n,

Espécimen. es una muestra individual ya sea en cilindro o cubo de concreto, que nos sirve para experimentar pruebas de resistencia mediante la aplicacién de esfuerzos.

Flujo plastico. En elementos de concreto que soporian cargas existe una tendencia a la deformacién en forma gradual con el transcurso del tiempo, atin bajo carga constante; en si el flujo plastico es una deformaciin.

Industria energética. Son las industrias que generan energia, principaimente electricidad, como las termoeléctricas.

Jales de minerales. Son poivos provenientes de escoria mineral que se compone de metales principalmente.

Lapilli. Es un agregado ligero de origen volcanico constituido por fragmentos rocosos, que contiene principalmente silice y restos de minerales de fava volcdnica. Se encuentra en betas abundantes en las faldas de los volcanes, y estan alin sin explotar, al igual que fa ceniza.

Material crudo. le llamamos asi a los materiales provenientes de betas naturales y que no causan dafio a la salud.

Material silicoso. Es aque! que contiene en su mayoria silice o silicatos de caicio.

Modulo elastico. Es e! valor que nos sirve para determinar ia relacién esfuerzo — deformacién de cualquier material.

110

Médulo de seccién. Es el valor de la dimensién de las secciones transversales principalmente de un

componente o elemento estructural.

Panel pivotante. Es una estructura limitante en forma de iosa que funciona para muro divisorio y es

pivotante porque puede girar o desplazarse mediante accesorios especiales y es hecho de materiales muy

ligeros. .

Peso especifico. Valor de una magnitud por su unidad de peso, en nuestro caso en Kg (masa + aceleracién de la gravedad)

Peso volumétrico. Indica el peso dei material en metro clbico.

Peso unitario. se refiere al peso especifico de un solo material.

Puzolana. Es una propiedad que contienen algunos materiales que ayudan a ia aglutinacién de

compuestos y mezclas como el cemento y la ceniza en los concretos.

Ruptura. Momento de falla en una estructura.

Respuesta cualitativa. Son los resultados de Jas pruebas fisicas de los materiales que nos ayuda a determinar sus propiedades y sus aplicaciones.

Relleno interespaciali. Es el material de poca resistencia mecanica que sirve para ocupar el vacio de componentes estructurales, ya sean metalicos, plasticos o de concreto armada.

Sobre-compresion. Presién ejercida de carga extra sobre un cuerpo, en donde se ejerce una

deformacion.

Superfluidificantes. Son aditivos que se usan en el concreto para disminuir el exceso de agua en la mezcla y ayudar asi a la fluidez de la mezcia aumentando las resistencias mecanicas y mejorando la

trabajabilidad de ia mezcla.

Sustancias bituminosas. Son las derivadas de los epéxicos que sirven para proteger al acero de la

corrosion.

Tamices. Son medidas en didmetro que se obtienen al pasar un agregado por una determinada maila.

Zincreto. Es un nombre de material que surge de la presente propuesta variante del concreto aligerado

con escoria de Zinc en polvo.

111

INDICE DE LOS ANEXOS:

FICHA TECNICA N° | (CEMENTO PORTLAND NORMAL TIPO |

FICHA TECNICA N° 2 (CENIZA PULVERIZADA DE ORIGEN VOLCANICO)

FICHA TECNICA N° 3 (LAPILL] DE ORIGEN VOLCANICO)

FICHA TECNICA N° 4 (POLVO DE ESCORIA DE ZINC)

FICHA TECNICA N° 5 (MATERIAL DE LA PROPUESTA: ZINCRETO)

MAPA | (PRINCIPALES ELEVACIONES VOLCANICAS DEL EDO. DE MEXICO)

MAPA 2 (VOLCANES ACTIVOS DE LA REPUBLICA MEXICANA)

MAPA 3 (ACTIVIDAD INDUSTRIAL DE LA REP. MEXICANA) z=

Oo 7

mM 9D

Oo

wD Pp

113

ANEXOS

FICHA TECNICA N° |

MATERIAL: CEMENTO PORTLAND NORMAL TIPO} (GRIS /CRUZ AZUL)

CONTENIDO QUIMICO:

FOTO: CONTENIDO % APROX, CAL (CaO) 60-85

SILICE (Si02) 7-18

ALUMINA (Al2 03) 3-8

HIERRO (Fe203) 0.5-8

MAGNESIO (MgO) 0.1-4

TRIOXIDO DE AZUFRE (S04 1-3

ALCALIS 0.2-1.3 CARACTERISTICAS FISICAS DEL CEMENTO:

POLVO FINO COLOR GRIS MATERIAL MUY AGLUTINANTE . . MATERIAL QUE EN COMPUESTOS PROPORCIONA LAS RESISTENCIAS MECANICAS PERMITE LA TRABAJABILIDAD DE LA MEZCLA PERMITE LA REACCION DE UNION Y LIGA CON EL RESTO DE LOS COMPONENTES EL PRIMERO QUE REACCIONA CON LA HIDRATACION GENERA CAMBIOS VOLUMETRICOS EN LOS COMPUESTOS . DENTRO DE LA MEZCLA , DA LA RESISTENCIA A LOS SULFATOS Y A LA CONGELACTION

EI peso o gravedad especifica del cemento equivale a un valor de 3.15 , y se refiere a la

densidad especifica del material.

Et peso volumétrico del cemento en equivale aproximadamente 860 kg/m3

FICHA TECNICA N° 2

MATERIAL: CENIZA PULVERIZADA ( DE ORIGEN VOLCANICO )

CONTENIDO QUIMICO:

COMPONENTE % APROX. FOTO:

COMPONENTES BASICOS

OXIDO DE SILICIO 50 OXIDO DE ALUMINIO 17-30 TRIOXIDO DE AZUFRE 1

OTROS COMPONENTES:

TiO2 0.4 F203 5.39

MnO 0.1 Mng 2.46 Cad 3.11

Na20 4.28 K20 1.78 P205 0.30

CARACTERISTICAS FISICAS DE LA CENIZA PULVERIZADA:

POLVO FINO COLOR GRIS OSCURO DENTRO DE LA MEZCLA PROPUESTA PROPORCIONA MATERIA AGLOMERANTE DA UN EFECTO PUZOLANICO EN EL PRESENTE COMPUESTO PERMITE MAS FACILMENTE LA AIREACION EN LA MEZCLA Y ES UN BAJO CONDUCTOR DEL CALOR Y DE LA ELECTRICIDAD

Su finura varia entre una micra y 0.8 mm . pero para efectos de la propuesta tomaremos un valor de la maila para establecer una granulometria de 300 a 150 um.

E! peso o gravedad especifica de la ceniza equivale entonces a un valor entre 2 y 2.75.

El peso votumétrico de la ceniza es de alrededor de 950 kg/m3 La conductividad térmica de la ceniza en promedio equivale a 0.19 J/m2s°C/m Dureza : Varia de 2 a 7 en la escala de Mohs Densidad: Varia entre 0.5 y 2 g/cm?

FICHA TECNICA N° 3

MATERIAL: LAPILL] ( DE ORIGEN VOLCANICO )

CONTENIDO QUIMICO: FOTO:

COMPONENTE % APROX.

COMPONENTES BASICOS

OXIDO DE SILICIO 50

OTROS COMPONENTES:

F203 5.39 MnO 0.1 Mng 2.46

2CaSiO2 28.11 CARACTERISTICAS FISICAS DEL LAPILLI:

FRAGMENTOS ROCOSOS DE MUY BAJA DENSIDAD COLOR CAFE/AMARILLO DENTRO DE LA MEZCLA PROPUESTA PROPORCIONA MATERIA DE AGREGADO LIGERO DA UN EFECTO AGLOMERANTE EN EL PRESENTE COMPUESTO | PROPORCIONA RESISTENCIA MECANICA A LA COMPRESION Y A LA CONTRACCION DEL COMPUESTO AL MOMENTO DEL FRAGUADO

* Y ES UN BAJO CONDUCTOR DEL CALOR Y DE LA ELECTRICIDAD

Su finura varia entre una micra y 30 mm . pero para efectos de ja propuesta tomaremos un valor de la malia para establecer una granulometria de 20 mm de diametro.

Et peso o gravedad especifica del lapilli equivale entonces a un valor entre 2.8

El peso volumeétrico del lapilfi es de alrededor de 750 kg/m3

FICHA TECNICA N° &

MATERIAL: POLVO DE ESCORIA DE ZINC ( DE GRADO INTERMEDIO)

VER ESPECIFICACION EN EL CAP. CORRESPON

; DIENTE. CONTENIDO QUIMICO:

COMPONENTE % FOTO:

COMPONENTES BASICOS:

FIERRO 15 . ZINC 25 L HIDROGENO 15 CADMIO 40

ALUMINIO 5 OXIDO DE MAGNESIO 0.5 MANGANESO 2.5 ESTANO 2 OTROS 25

NOTA: DE GRADO INTERMEDIO SE REFIERE A

LA CALIDAD DEL POLVO DE ZINC UTILIZADO ,

QUIMICAMENTE ELEMENTO QUIMICO SITUADO EN EL GRUPO IIBDE LA TABLA CON NUMERO ATOMICO

DE 30 , PESO ATOMICO 65,57 MUY ABUNDANMTE EN LA NATURALEZA PERO ESCASO EN ESTADO L

IBRE .

FISICAMENTE ES UN METAL BLANCO AZULADO QUEBRADIZO A TEMPERATURA ORDINARIA MALEABLE

A 15° C LO CUAL PERMITE LAMINARLO , DENSIDAD 7.35 , DUREZA 2.5 Y PUNTO DE FUSION 420°

Cc. CARACTERISTICAS FISICAS Y QUIMICAS DEL POLVO DE ESCORIA DE ZINC:

POLVO FINO COLOR GRIS PLATA . NO COHESIVA , SUJETO A CONTRACCION INTERMEDIA PROPORCIONA EL AGENTE GASIFICADOR O AIREADOR EN LA MEZCLA DENTRO DE LA MEZCLA PROPUESTA PROPORCIONA MATERIA DE AGREGADO FINO EL PORCENTAJE DE HIDROGENO QUE CONTIENE SE DESPRENDE AL FRAGUAR LO ENCONTRAMOS INDUSTRIALMENTE EN FORMA DE OXiDOS Y COMPUESTOS DE MANERA NATURAL LO ENCONTRAMOS EN LA CINCITA Y EN OXIDOS MIXTOS CON FIERRO Y MAGNESIO EN LOS ACIDOS DESPLAZA AL HIDROGENO ES ANTICORROSIVO COMBINADO CON OTROS MATERIALES SE OBTIENE EN FORMA DE SAL O POLVO

La granulometria a usar va de 1 micra .a 0.1mm

EI peso o gravedad especifica equivale a la del cemento Portland

El peso volumétrico es de alrededor de 850 kg/m3

E . -FICHA TECNICA N° 5

MATERIAL: ZINCRETO ( MATERIAL DE LA PROPUESTA )

CONTENIDO:

COMPONENTES Partes: FOTO: DE UN ESPECIMEN DEL MATERIAL

COMPONENTES BASICOS:

CEMENTO PORTLAND 1 CENIZA VOLCANICA 3 LAPILLi 0.25 POLVO DE ZING 0.03

AGUA 1

NOTA: EL ZINCRETO ES UN COMPUESTO QUE REPRESENTA UNA VARIANTE NUEVA DE CON CRETO AIREADO Y COMO TAL REQUIERE DE UN PROCESO SEGUIMIENTO PARA SU ADAPTA CION Y PARA SU DEPURACION.

PROPIEDADES DEL ZINCRETO:

* ES UN CONCRETO LIGERO DE TIPO AIREADO DE 600 A 750 KG/cm@ , LO CUAL ES UNA DENSIDAD MUY BAJA. . CON UNA RESISTENCIA A LA COMPRESION DE APROX. 50 KG/ cM? . CON UNA RESISTENCIA A LA FLEXION DE 26 KG/ cM? . CON UN MODULO DE ELASTICIDAD DE 20 , 443 KG/ cM . TEMPERATURA ULTIMA DE TRABAJO DE 450 °C , MAYOR QUE LA DEL CONCRETO NOR MAL RESISTENCIA A LA CORROSION DE MEDIANA A BUENA

* CONDUCTIVIDAD TERMICA DE 0.2 Kcat / MH°C , INFERIOR A LOS VALORES DE LOS CON CRETOS SIMILARES COMO LOS AJREADOS DE CONTEC Y DE LA MADERA

* TIENE BUENA TRABAJABILIDAD PARA USARLO EN MOLDES TNTO EN PREFABRICADOS Y COMO EN SITIO

*» EL MATERIAL YA SECO , SE PUEDE CORTAR CON SERRUCHO 0 SIERRA, TALLAR E INCLUSO CLAVAR , SIN SUFRIR NINGUN CAMBIO

» POR CONSECUENCIA SUS PROPIEDADES ACUSTICAS SON MUY FAVORABLES.

ANEXOS MAPA |

LA SIGUIENTE FIGURA' MUESTRA LOS PRINCIPALES VOLCANES O ELEVACIONES QUE HAY EN EL ESTADO DE MEXICO EN DONDE EXISTEN MINAS Y BETAS DE CENIZA Y LAPILLI QUE SE PUEDEN UTILIZAR PARA EL MATERIAL DE LA PRESENTE PROPUESTA.

Querétaro Arteaga .

Hidalgo

Michoacan de Ocampo

Tlaxcala

Puebla

” Guerrero ESTADO DE MEXICO

' FUENTE: DEPARTAMENTO DE GEOGRAFIA E INFORMACION DEL ESTADO / GOBIERNO DEL ESTADO DE MEXICO / TOLUCA DE LERDO / 2000

MAPA 2

LA SIGUIENTE IMAGEN? MUESTRA LOS VOLCANES ACTIVOS QUE EXISTEN EN LA REPUBLICA MEXICANA SIN CONTAR LOS NO ACTIVOS:

Volcanes activos en México

Active voleanoes in Mexico

“HE Tay

TRES VIRGENES

CEBORUCO

J.

PICO DE ORIZABA

et CHICHONAL

A EVERMAN

LOS ANTERIORES VOLCANES QUE MUESTRA LA IMAGEN SOLO SON LOS ACTIVOS , POR LO QUE DE BEMOS DE CONSIDERAR A LOS INACTIVOS COMO LOS DEL CENTRO DEL PAIS QUE SON LOS QUE NOS INTERESA

. TALES VOLCANES EN DONDE EXISTEN MINAS IMPORTANTES DE MATERIAL SEDIMENTARIO INCLUYENDO CENIZ AY LAPILLI SON: “NEVADO DE TOLUCA” , LA ZONA DEL ANTIGUO LAGO DE CHALCO , LA ZONA DEL AJUSCO, CERRO DE LA ESTRELLA, COFRE DE PEROTE, COTOPAXI, CUEXCOMATE, IZTACCIHUALT, LA MALINCHE, RING

ON DE PARANGUEO, CHICHINAUTZIN, ENTRE OTROS.

? FUENTE: DEPARTAMENTO DE SISMOLOGIA Y VULCANOLOGIA / SECCION DE VULCANOLOGIA / UNAM 72000.

MAPA 35

POR LO QUE SE REFIERE A LA INDUSTRIA Y ACTIVIDAD ECONOMICA DE MEXICO , LOS SIGUIENTESMAPAS MUESTRAN ENTRE OTRAS ACTIVIDADES LA DE METALURGIA.

A INDUSTRIA TEXTIL

INDUSTRIA MECANICA [J

PETROLEO)

GAS NATURAL @

© INDUSTRIA SIDERO - METALURGICA

we INDUSTRIA QUIMICA

REFINERIA©)

PLATA U

PLOMO O

HIERRO &

ZINC

COMO PODEMOS OBSERVAR LA MAYORIA DE LA INDUSTRIA SE CONCENTRA EN EL CENTRO DEL PAIS , POR LO QUE EN EL VALLE DE MEXICO Y EN EL NORTE SE GENERA PRINCIPALMENTE LA ACTIVIDAD METALURGICA LO CUAL ES EL TEMA QUE NOS INTERESA RESALTAR PARA LA OBTENCION DE LOS DESPERDICIOS MENCIONADOS EN LA PROPUESTA, TALES . DESPERDICIOS PRODUCTOS DE PROCESOS DE MATALURGIA COMO FUNDICION Y GENERACION DE LA MATERIA PRIMA DEL ZINC.

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