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ADOBE ESTABILIZADO CON RESINAS VINIL-ACRILICAS

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by

Chenoc Corts

on 26 June 2014

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Transcript of ADOBE ESTABILIZADO CON RESINAS VINIL-ACRILICAS

CONTENIDO DEL TRABAJO
El adobe mejorado.
ABSTRACT
INDICE
RESUMEN
INTRODUCCION
Este nuevo material, está reforzado con fibras sintéticas de polipropileno y estabilizado con resinas vinil acrílicas diluibles en agua, lo cual hace que se mejoren muchas propiedades y características de los adobes tradicionales, sobre todo en aspectos como: la resistencia física, mecánica y de absorción; lo que nos permite utilizarlo en diferentes tipos de construcción en México.
La adición de resina vinil acrílica y fibra sintética de al adobe tradicional incremento la resistencia a la compresión de 1.31 MPa a 2.37 MPa, existe un incremento en la resistencia de 75.3 % con respecto al adobe tradicional. También se incrementó la resistencia a flexión de 2.6 kg/cm2 a 6.2 Kg/cm2, existe un incremento en la resistencia a flexión de un 138 % con respecto al adobe tradicional así como una reducción en la absorción retardando la saturación del material. Con esto se mejora las propiedades físicas y mecánicas del adobe tradicional.

This new material is reinforced with synthetic polypropylene fibers and stabilized with acrylic vinyl resins dilutable in water, which makes many properties and characteristics of traditional adobes are improved, especially in aspects such as physical strength, mechanical and absorption ; allowing us to use it in different types of construction in Mexico.
The addition of acrylic resin and vinyl synthetic fiber to increase the traditional mud compressive strength 1.31 MPa to 2.37 MPa, there is an increase in resistance of 75.3% compared to the traditional mud. In addition, increased resistance to bending of 2.6 kg/cm2 to 6.2 kg/cm2, there is an increase in the flexural strength of 138% with respect to the traditional mud and a reduction in the saturation absorption delaying material. With that the physical and mechanical properties of traditional mud is improved.

En el presente trabajo se elaboran y experimenta con las piezas de adobe estabilizado con resinas vinil-acrílicas y fibras sintéticas. Todo esto, surge como una alternativa para retomar el uso del suelo como material de construcción, debido a que presenta mejoras en sus características físicas y mecánicas al compararlo con el adobe tradicional, pero el material elaborado en este trabajo requiere de algunos estudios especializados, para ver sus alcances de mejora
Pagina 1
26 Junio de 2014
Tesis de Maestria, No. 001
Agradeciminetos
DEDICATORIA Y AGRADECIMIENTO.
En este primer capítulo se describe y se dan los fundamentos para la realización de este proyecto de investigación experimental. Así como una descripción detallada de la problemática y algunas ventajas del adobe tradicional como material de construcción para la vivienda.
CAPITULO I FUNDAMENTACIÓN DEL TEMA.
Agradecer en especial a la Secretaría de Educación Pública (SEP), a la Dirección General de Educación Superior Tecnológica (DGEST), al Instituto Tecnológico de Oaxaca (ITO). Por la beca número 20120000515 otorgada para realizar los estudios de posgrado.

A la División de Estudios de Posgrado e Investigación del ITO.

A la Maestría en Construcción del ITO.

Al Comité Tutorial de éste documento, por su valiosa aportación:

M.C. Francisco Alejandro Ramírez Guerrero.
M.C. Silvia Olivia Ramírez Martínez.
Dr. Urb. Alejandro Calvo Camacho.

1.2 Metodología.
La metodología seguida para el desarrollo del trabajo fue la investigación directa en literatura referente al tema además de experimental.
1.2 Planteamiento del problema.
Sus resistencias a la compresión son bajas de 5 a 13 Kg por cm2cuando está seco y pueden considerarse nulas a los esfuerzos de tracción.
1.3 Justificación.
En todo el planeta el 30% de la población tiene su vivienda a base de adobe y el 9% de la vivienda en México.
Pero su baja resistencia a la compresión, flexión y absorción, hace que sea un material susceptible a los impactos naturales como son los sismos y huracanes
ADOBE ESTABILIZADO CON RESINAS VINIL – ACRÍLICAS Y FIBRAS SINTÉTICAS, PARA MEJORAR SU RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN, FLEXIÓN Y ABSORCIÓN.


CAPITULO IV PROPUESTA PARA LA FABRICACIÓN DE ADOBE.
4.1 Antecedentes.
4.2 Degradación de los muros de adobe.
4.3 Elaboración de Piezas de adobe artesanal.
4.4 Manufactura para un adobe Tradicional.
4.5 Elaboración del adobe estabilizado con aditivo vinil-acrílico y fibras sintéticas.
CAPITULO V PRUEBAS FÍSICAS Y MECÁNICAS
5.1 Antecedentes
5.2. Características del material a utilizar.
5.3 Límites de consistencia.
5.4 Pruebas mecánicas.
RESULTADOS
CONCLUSIONES.
RECOMENDACIONES TÉCNICAS
Bibliografía
ANEXOS.

CONSTRUCCIÓN DE ADOBE EN EL PLANETA Y SU RIESGO SÍSMICO
1.4.1 General.
Elaborar una mezcla para la formulación de un adobe con base en la tierra o suelo, estabilizándola con un aditivo de resinas vinil-acrílicas y fibra sintética, esto para mejorar sus propiedades físicas y mecánicas de los especímenes y que sea fácil de elaborar para que se pueda usar en la autoconstrucción.
1.4.2 Específicos.
1.- Conocer la resistencia a la compresión del adobe mejorado, en base a los resultados en laboratorio, para ver su mejora como material de construcción.
2.- Conocer la resistencia a la flexión del adobe mejorado, en base a los resultados en laboratorio, para ver su mejora como material de construcción.
3.- Conocer la resistencia a la absorción de humedad del adobe mejorado, en base a los resultados en laboratorio, para ver su mejora como material de construcción.
4.- Obtener un material alternativo y de buena calidad.

1.4 Objetivos:
Al elaborar una mezcla a base de suelo y aditivos se mejoran las propiedades físicas y mecánicas de los adobes, con ello se mejora su resistencia a la compresión, flexión, absorción de los especímenes. Para ello se realizan las diferentes pruebas físicas y mecánicas que nos darán resultados favorables.
Se consiguen las proporciones de la mezcla, su elaboración en campo y el mejoramiento del adobe tradicional estabilizado con resinas vinil-acrílicas y fibras sintéticas, para su usó en la vivienda tradicional en Oaxaca.

1.5 Hipótesis.
Tabla 1: Resistencia a compresión y módulo de ruptura del adobe.
COMPRESIÓN MODULO DE RUPTURA
MPa (kg/cm2)
Chiapas 1.6 (16) 0.19 (2)
Chiapas 0.97 (9.9) ---
Chiapas 0.77 (7.9) 0.39 (4)
Guatemala 0.9 (9.1) ---
Guerreo 0.8 (8.1) 0.29 (3)
Guerreo 0.51 (5.2) 0.43 (4.4)
Oaxaca 0.91 (9.3) ---
Oaxaca 1.2 (13.5) 0.19 (2)
Media 0.97 (9.9) 0.3 (3.1)



DEDICATORIA
En el presente capitulo definiremos, conoceremos los antecedentes y evaluaremos las características del adobe tradicional. Conoceremos también algunas propiedades de la tierra o suelo como materia prima, su adición de arena, arcilla, resinas o fibras como estabilizantes para su mejora como material de construcción.
CAPÍTULO II EL ADOBE COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.
Desde hace 9,000 años se conocen técnicas de construir con adobe en muchas partes del mundo. En Turkestan (Rusia) se encontraron casas de adobe de los años 8,000-6,000 a. C. Parte del templo de la muerte de Ramsés II en Egipto fue construido con tabiques de adobe, hace 3,200 años. La pirámide del Sol en Teotihuacán tiene un núcleo de 2 millones de toneladas de adobe.
EL ADOBE FUE LLEVADO AL HORNO y se creo el ladrillo cocido.
Esta mampostería se convirtió entonces en el material fundamental de las construcciones más importantes y posibilitó alturas crecientes de los zigurats. El de la ciudad de Ur, en el año 2,125 a.C., con una base de 62 m por 43 m y una altura de 21 m,
2.1 Antecedentes
La palabra “adobe” tiene origen árabe (at-tub, ladrillo secado al sol), en su forma más esencial es una mezcla de arena, arcilla y agua, que amasada se conforma en un molde y luego se seca al sol.
2.2 El adobe su definición.
2.3 Ventajas del adobe.
2.3.1 Aislación Térmica.
2.3.2 Resistencia térmica.
2.3.4 Termomasa.
2.4 Desventajas del adobe
Sus resistencias a la compresión son bajas y van de 8 a 13 Kg. por cm2, cuando está seco y pueden considerarse nulas a los esfuerzos de tracción. Por esas mismas características su manipulación se vuelve más difícil. Los adobes se quiebran al no haber sido “curados“, de manera que puedan resistir su manejo para colocación en su lugar
2.5 Tipos de adobes para la construcción


Por su sistema constructivo

Por su estabilidad
Adobe tradicional Adobe no estabilizado
Adobe mejorado Adobe semi estabilizado
Adobe reforzado Adobe estabilizado

2.6 Estabilizantes para los adobes.
Las características de los aditivos según su procedencia se clasifican como:
a) Derivados del petróleo, emulsionados y/o sulfatados;
b) Derivados poliméricos; orgánicos; alcalinos.

2.6.1 Los Estabilizantes.
2.6.2 Cemento y la cal.
2.6.3 Estabilizantes ecológicos.
2.6.4 Sellador vinil-acrílico 5 x 1.
El sellador vinil-acrílico 5 x 1, esta formulado a base de resinas vinil – acrílicas en emulsión con aditivos diluibles en agua, se recomienda su uso para superficies de cemento, yeso y mampostería en interiores y exteriores.

2.7 Las Fibras Naturales y sintéticas.
Desde el punto de vista de su estructura, las fibras vegetales se clasifican en:

a) Fibras de semillas, que forman el pelo suave que envuelve las semillas de algunas plantas.

b) El segundo tipo es el de las fibras de líber, las fibras fuertes que crecen entre la corteza y el tallo de muchas plantas dicotiledóneas.

c) El tercer tipo, las fibras vasculares son las fibras fuertes que se encuentran en las hojas y los tallos de las monocotiledóneas.

d) El cuarto tipo de fibras vegetales es el constituido por los tallos completos de algunas gramíneas.

Las fibras están elaboradas de polipropileno 100% virgen y tratadas con un dispersante, por lo que su distribución en el concreto es rápida y homogénea, requiriendo de 3 a 5 minutos de mezclado, la presentación del producto, vienen en bolsas de 600 gr.
2.7.2 Fibras sintéticas.
CAPITULO III NORMATIVIDAD MEXICANA E INTERNACIONAL
En el presente capitulo menciona la reglamentación referente al adobe simple o estabilizado como unidad para la construcción de albañilería con este material, así como las características, comportamiento y diseño.
Solo se en listan algunas normas o reglamentos que se adaptan a los procedimientos constructivos del adobe pero no específicamente a las características del mismo principalmente los reglamentos de nuestro país.
NORMATIVIDAD INTERNACIONAL
NORMATIVIDAD MEXICANA
En la actualidad no existe aún una reglamentación propia para las construcciones con adobe en el país y mucho menos en el estado de Oaxaca.

A continuación solo se mencionan algunas normas o reglamentos que hacen una pequeña alusión o se pueden adaptar a los procedimientos constructivos del adobe pero no específicamente a las características del mismo y se enlistan como sigue:

Secretaria de Comercio y Fomento Industrial. Norma Mexicana NMX-C-61-1976.
Secretaría de Comunicaciones y Transportes, 2000. Normas de construcción: Muestreo y Pruebas de materiales, Parte Segunda, Tomo IX: México.
Normas técnicas complementarias sobre criterios y acciones para el diseño estructural de las edificaciones, Gaceta oficial del Distrito Federal, año de publicación 2004.
Reglamento de Construcción y seguridad estructural para el estado de Oaxaca, secretaria de desarrollo urbano, comunicaciones y obras públicas. Año de publicación 1998.

En el presente capitulo se conoce la manera más simple y recomendable de determinar si la tierra es adecuada para el fabricando de adobes, determinando sus características físicas. Probando su resistencia en campo, además se elaboran los especímenes para analizar su comportamiento físico y mecánico en el laboratorio.

Pagina 2


La manera más simple y recomendable de determinar si la tierra es adecuada en fabricando los tabiques y probando su resistencia. Sin embargo, existen técnicas rudimentarias que son muy útiles y que dan una idea clara al auto-constructor de la resistencia que debe tener los bloques de adobe, estas son fáciles de realizar y no requiere el uso de equipos sofisticados.
4.3 Elaboración de Piezas de adobe artesanal.
4.3.1 Selección del suelo.
4.3.2 Prueba Granulométrica.
4.3.3 Prueba de plasticidad ó prueba del rollo.
4.3.4 Prueba de resistencia o Prueba del disco.
4.3.5 Prueba de selección por cambio de volumen.
4.4 Manufactura para un adobe Tradicional.
4.4.1 Amasado y moldeo de la pieza.
Antes de realizar el moldeo, se recomienda verificar la humedad correcta de la mezcla mediante la siguiente prueba.
Se amasa y moldea la pieza de adobe.
4.4.2 Control de calidad.

4.5 Elaboración del adobe estabilizado con aditivo vinil-acrílico y fibras sintéticas.
4.5.1 Selección del suelo.
Extracción del material para las piezas de Adobe.
Material cribado para una buena selección.
Clases Textuales de Suelos.
Fuente: USDA 1951 (Departamento de Agricultura de los Estados Unidos de Norteamérica).

4.5.2 Prueba Granulométrica.
4.5.3 Prueba de resistencia ó Prueba del disco.
4.5.4 Prueba de selección por cambio de volumen.
Prueba de Verificación de Humedad.

4.5.5 Fabricación de las piezas de adobe.


EN EL SIGUIENTE CAPITULO V ANALIZAREMOS LAS PRUEBAS
FÍSICAS Y MECÁNICAS
CAPITULO V
PRUEBAS FÍSICAS Y MECÁNICAS

CONCLUSIONES-RESULTADOS-RECOMENDACIONES

Pagina 3

Peso volumétrico del adobe: = 1800 kg/m³.
Resistencia a la compresión: fm = 13.4 kg/cm².
Resistencia a la tensión por flexión
(módulo de ruptura): ft = 2.6 kg/cm².


5.2. Características del material
a utilizar.
5.2.1 Clasificación del suelo.
a).- Secado parcial.
b).-Disgregación.
c).- Cuarteo de muestras
5.2.2 Composición granulométrica.
b).- Cribado de la fracción de material retenido en la malla N°4.
La porción de material retenido en la malla N°4, se criba por la malla 10” y menores.
c).- Cribado de la fracción de material que pasa por la malla N°4.
RESULTADOS OBTENIDOS

El contenido de agua óptima o humedad óptima, es el contenido de agua necesaria para obtener en el material el peso volumétrico seco máximo.
El contenido de humedad de un suelo es la relación del cociente del peso de las partículas sólidas y el peso del agua que guarda, esto se expresa en términos de porcentaje .
5.2.4 Peso específico.
Se obtiene la relación entre el peso del material y su volumen
5.2.5 Prueba del Contenido
de Humedad Óptima
y Peso Específico.

Estas pruebas permiten conocer las características de plasticidad de la porción de los materiales para terracerías que pasan la malla n°40(0.425mm), cuyos resultados se utilizan principalmente para la identificación y clasificación de los suelos.

5.3.2 Limite plástico.
Dónde:
W: humedad en %
WH: peso de la muestra húmeda + peso de la tara (gr)
Ws: peso de la muestra seca + peso de la tara (gr)
Wt: Peso de la tara (gr).

5.3.3 Índice plástico.
Dónde:
Ip: índice plástico del material, (%) con aproximación a la unidad.
ωL: Límite liquido del material, (%)
ωP: Límite plástico, (%)


5.4 Pruebas mecánicas.
5.4.1 Resistencia a la compresión simple.
es la Capacidad del material para resistir a las fuerzas que intentan comprimirlo.
5.4.2 Resistencia a la flexión - Modulo de rotura.
se denomina flexión al tipo de deformación que presenta un elemento estructural alargado en una dirección perpendicular a su eje longitudinal.

Dónde:
P es la presión (N/m2)
F es la fuerza normal (N)
A es el área sobre la que se aplica la fuerza (m2)

Según la Norma NMX-C-303-ONNCCE
Para vigas de concreto Hidráulico.
Dónde:
MR= módulo de Ruptura
P= Carga Máxima.
I= Distancia entre apoyo
b= Ancho promedio
d= Peralte.

5.4.3 Absorción peso volumétrico seco y saturado.

El agua al entrar de nuevo en contacto con la estructura aglomerante de las arcillas, reduce las fuerzas de tensión.
La cantidad total de agua que entra en un suelo, es mayor cuando el suelo se encuentra inicialmente seco que cuando está húmedo
Dónde:
M%= % humedad
Mo=Masa de la probeta seca.
Mt=Masa de la probeta a cada tiempo

a).-La absorción de agua en probetas del adobe “A” con resinas vinil acrílicas y fibras sintéticas, alcanza valores entre 24 y 26 % del peso original

b).-La absorción de agua en probetas del adobe “B” con resinas vinil acrílicas y fibras sintéticas con recubrimiento de resinas acrílicas, alcanza valores entre 10 y 13 % del peso original.

Si bien estos datos son obtenidos a 24 horas, se comprueba que del 80 al 90 % del total de agua se absorbe durante los primeros 15 minutos.

El uso de resinas vinil acrílicas en el acabado final e incorporados en la mezcla durante el proceso de elaboración de las probetas, reduce de entre el 40 y el 50 % en la cantidad de agua absorbida durante las primera 2 hrs., respecto de las muestras con aditivo incorporado durante la mezcla de la prueba.

RESULTADOS
Para la elaboración de las piezas de adobe mejorado con resinas vinil acrílicas y fibras sintéticas se obtuvieron los siguientes resultados
En las pruebas físicas y mecánicas hechas a las piezas de adobe mejorado y en comparación con un adobe natural se obtienen los siguientes resultados
CONCLUSIONES.
a) Conclusiones Técnicas:

La adición de resina vinil acrílica y fibra sintética de al adobe tradicional incremento la resistencia a la compresión de 13.4 kg/cm2 a 24 kg/cm2, existe un incremento en la resistencia de 79.1% con respecto al adobe tradicional. También se incrementó la resistencia a flexión de 2.6 kg/cm2 a 6.4 Kg/cm2, existe un incremento en la resistencia a flexión de un 146% con respecto al adobe tradicional.
La adición de resina vinil acrílica como recubrimiento al adobe elaborado en el presente trabajo, disminuye la absorción en las primeras 2 hrs.
Este trabajo de tesis de grado está dedicado a DIOS, por darme la vida a través de mis queridos PADRES quienes con mucho cariño, amor y ejemplo han hecho de mí una persona con valores para poder desenvolverme como: ESPOSO, PADRE, AMIGO Y PROFESIONAL
RESUMEN iii
ABSTRACT iv
INTRODUCCIÓN 1

CAPITULO I FUNDAMENTACIÓN DEL TEMA. 3
1.1 Descripción del tema experimental. 3
1.2 Metodología. 3
1.3 Planteamiento del problema. 4
1.4 Justificación. 6
1.5 Objetivos: 7
1.6 Hipótesis. 8

CAPÍTULO II EL ADOBE COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. 9
2.1 Antecedentes 9
2.2 El adobe su definición. 11
2.3 Ventajas del adobe. 12
2.4 Desventajas del adobe. 14
2.5 Tipos de adobes para la construcción 15
2.6 Estabilizantes para los adobes. 19
2.7 Las Fibras Naturales y sintéticas. 23

CAPITULO III NORMATIVIDAD MEXICANA E INTERNACIONAL 28
3.1 Normatividad Internacional. 28
3.2 Normatividad Mexicana 31

CAPITULO IV PROPUESTA PARA LA FABRICACIÓN DE ADOBE.
FABRICACIÓN DE LAS PIEZAS DE ADOBE
4.1.1 Ensaye de selección por cambio de volumen.
4.1.2 Prueba simplificada de la resistencia del adobe.
4.1.3 Prueba de secado y homogeneidad interna por impacto.
CONTROL DE CALIDAD
A 28 DIAS
5.1 Antecedentes
Para realizar este análisis de pruebas se tomaron las características mecánicas de los materiales estudiados en otras investigaciones del Instituto de Ingeniería de la UNAM.
5.3 Límites de consistencia.
Dónde:
W: humedad en %
WH: peso de la muestra húmeda + peso de la tara (gr)
Ws: peso de la muestra seca + peso de la tara (gr)
Wt: Peso de la tara (gr).

Determinación de Limites de ATTERBERG
RECOMENDACIONES
1. - Realizar pruebas químicas a este tipo de adobe como material de construcción.
2. - Evaluar la resistencia a flexión y compresión del adobe estabilizado añadiéndole mayor cantidad de fibras sintéticas alas planteadas en el presente trabajo.
3. - Efectuar un análisis de adherencia entre la fibra sintética y la resina vinil acrílica a la matriz.
4. - Efectuar una prueba a la abrasión de este tipo de adobe.
5. - Se tiene que seguir estudiando e investigando sobre la propiedades químicas en el adobe
6. - También es recomendable una legislación acerca de reglamentos y normas.
7. - Es muy recomendable realizarle la prueba contra el fuego para este tipo de material.

COMPARATIVA DE COSTOS
BIBLIOGRAFIA
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Barbara, Z. F. (1982). Materiales y procedimientos de construcción (8va. ed., Vol. uno). Mexico D.F: Herrero S.a de c.v.
Barbeta, G. (2002). "Tesis Doctoral" Mejora de la tierra estabilizada en el desarrollo de una arquitectura sostenible hacia el siglo XXI . Barcelona España: Escuela Superior Tecnica De Arquitectura de Barcelona.
Bazan, E. E. (junio de 1980). Seguridad de casas de adobe ante sismos Estudios analíticos (Vol. 423). Mexico D.F: Ed.Instituto de Ingenieria de la UNAM.
Bestraten, E. H. (2010). Construcción con tierra en el siglo XXI. Barcelona España: Universitat Politècnica de Catalunya E.T.S.A.B, Barcelona (España).
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Cardona Camacho, M. (1998). Diccionario arquitectura y urbanismo (1ra. ed.). Mexico D.F: Trillas.
Crespo, V. C. (2004). Mecanica de Suelos y Cimentaciones. (Vol. I). Mexico D.F: Limusa.
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Gándara, J. L. (1992). Tecnología Apropiada para Los Asentamientos Humanos. Chiapas Mexico.: CHF y CIFA.
Gernot, M. (2005). Manual de construcción para viviendas antisísmicas de tierra Forschungslabor für Experimentelles Bauen Universidad de Kassel (TERCERA ed.). kassel alemania: Universidad De Kasel.
Graham, M. P. (1996). Adobe: Como construir facilmente/ How to Construct Easily. Mexico D.F.: Trillas.

GRACIAS....
POR SU ATENCIÓN
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