CABUYA” TRABAJO DE GRADUACIÓN PREVIO A LA … · RAÚL ERNESTO PRO ZAMBRANO ... actividad que se...

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y

MATEMÁTICA

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

“ESTUDIO DE LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICO-

MECÁNICAS DE BLOQUES DE HORMIGÓN CON FIBRA DE

CABUYA”

TRABAJO DE GRADUACIÓN PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL

TÍTULO DE: INGENIERO CIVIL

AUTOR: ANA BELÉN ZAMBRANO SANDOVAL

TUTOR: ING. RAÚL ERNESTO PRO ZAMBRANO

QUITO – 4 DE AGOSTO

2016

ii

DEDICATORIA

A Dios, por su inmensa bondad hacia mí y toda mi familia, por haberme brindado la

sabiduría y la fuerza necesaria para alcanzar mis metas.

A mi padre, Mario, quien trabaja día a día, para que no falte nada en su hogar, por

enseñarme que con sacrifico y esfuerzo podemos alcanzar lo que nos propongamos y

principalmente por su amor y apoyo incondicional.

A mi madre, Anita, por el inmenso amor que nos brindas, por su dedicación y sacrificio

hacia sus hijos, por su impulso para formarnos como seres humanos y profesionales. A

ti que me has enseñado a valerme por mi misma y a luchar por lo que quiero, te amo

mi viejita.

A mis hermanos Andrés y Esthefanía por su amor y compañía en los momentos

tristes y felices de mi vida.

A mi novio Juan Pablo, por su apoyo y comprensión durante todo este proceso.

Ana Belén Zambrano Sandoval

iii

AGRADECIMIENTO

Agradezco a la Carrera de Ingeniería Civil de la Universidad Central del Ecuador y

todos sus docentes, quienes comparten día a día sus conocimientos y experiencias para

formar profesionales de éxito, en especial a los miembros del tribunal Ing. Carlos

Lasso, Ing. José Romo y a mi tutor el Ing. Ernesto Pro, por su apoyo durante el

desarrollo de esta investigación hasta su culminación.

Al laboratorio de Ensayo de Materiales del Gobierno Provincial de Imbabura, por

permitirme utilizar sus instalaciones para la elaboración del presente trabajo de

titulación, así como a todo su personal por la ayuda brindada.

A mi familia por su inmenso amor y comprensión durante toda mi vida.

A todas las personas que de una u otra forma han colaborado con la realización de este

trabajo.

Muchas Gracias


iv

AUTORIZACIÓN DE LA AUTORÍA INTELECTUAL

Yo ANA BELÉN ZAMBRANO SANDOVAL en calidad de autor del trabajo de

investigación “ESTUDIO DE LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICO-MECÁNICAS

DE BLOQUES DE HORMIGÓN CON FIBRA DE CABUYA”, por la presente

autorizo a la UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR, hacer uso de todos

los contenidos que me pertenecen o parte de los que contiene esta obra, con fines

estrictamente académicos o de investigación.

Los derechos que como autor me corresponde, con excepción de la presente

autorización, seguirán vigente a mi favor, de conformidad con lo establecido en los

artículos 5, 6, 8, 19 y demás pertinentes de la Ley de Propiedad Intelectual y su

Reglamento.

También, autorizo a la Universidad Central del Ecuador a realizar la digitalización

y publicación de este trabajo de investigación en el repositorio virtual, de

conformidad a lo dispuesto en el Art. 144 de la Ley Orgánica de Educación

Superior.

Quito, 4 de agosto de 2016


CI:1723723282

Teléfono: 022975413

[email protected]

v

CERTIFICACIÓN DEL TUTOR

Yo, ING. ERNESTO PRO, en calidad de tutor del trabajo de titulación

“ESTUDIO DE LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICO-MECÁNICAS DE

BLOQUES DE HORMIGÓN CON FIBRA DE CABUYA”, elaborado por la

señorita Zambrano Sandoval Ana Belén, estudiante de la Carrera de

Ingeniería Civil, Facultad de Ingeniería ,Ciencias Físicas y Matemática de la

Universidad Central del Ecuador, considero que el mismo reúne los requisitos

y méritos necesarios en el campo metodológico y en el campo epistemológico,

para ser sometido a la evaluación por parte del jurado examinador que se

designe, por lo que lo APRUEBO, a fin de que el trabajo investigativo sea

habilitado para continuar con el proceso de titulación determinado por la

Universidad Central del Ecuador.

En la ciudad de Quito a los 28 días del mes de julio del año 2016.

Ing. Raúl Ernesto Pro Zambrano C.C. N° 1704743317

Teléfono: 0995206780 [email protected]

vi

INFORME SOBRE LA CULMINACIÓN Y APROBACIÓN DEL TRABAJO

DE GRADUACIÓN.

Quito DM, 09 de junio de 2016.

Asunto: Informe de Culminación del Trabajo de Titulación “ESTUDIO DE LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICO-MECÁNICAS

DE BLOQUES DE HORMIGÓN CON FIBRA DE CABUYA”.

Señorita Ingeniera

Susana Guzmán R.

DIRECTORA DE LA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

En su despacho.

De mi consideración:

Mediante Oficio FI-DCIC-2016-135, del 14 de enero de 2016, se me designa como

TUTOR del Proyecto de Titulación de la estudiante: ZAMBRANO SANDOVAL ANA

BELÉN, el mismo que versa sobre: “ESTUDIO DE LAS CARACTERÍSTICAS

FÍSICO-MECÁNICAS DE BLOQUES DE HORMIGÓN CON FIBRA DE

CABUYA”, bajo la modalidad de “Proyecto de Investigación”, para que ejecute el

seguimiento del mismo hasta su culminación y emita el informe correspondiente.

En tal virtud informo que las actividades desarrolladas para dar cumplimiento a los

objetivos propuestos en el proyecto de titulación se realizaron en dos etapas:

Primera etapa:

Recopilación de información disponible tanto bibliográfico como en normas técnicas,

reconocimiento de la bloquera artesanal “Arcoíris”, identificación de los materiales de

construcción de la zona para su análisis y caracterización en el Laboratorio del

Gobierno Provincial de Imbabura y posteriormente la fabricación de bloques huecos

de hormigón con diferentes porcentajes de fibra de cabuya.

Segunda etapa:

Ejecución de los ensayos para determinar las características tanto físicas como

mecánicas de los bloques con fibra de cabuya, actividad que se realizó bajo la

supervisión del Ing. Civil Patricio Loyo, Jefe de Laboratorio de Materiales del

Gobierno Provincial de Imbabura.

vii

Una vez los especímenes fabricados alcanzaron la edad de 28 días, se realizaron

los ensayos de: Resistencia a la compresión en bloques huecos de hormigón con

adición de fibra de cabuya tanto con sus celdas en posición vertical como con

sus celdas en posición horizontal, capacidad de absorción de agua en bloques,

resistencia al fuego de bloques , resistencia al impacto de probetas, resistencia

a la flexión, resistencia a la tracción mediante el ensayo de tensión indirecta o

compresión diametral en probetas de hormigón con y sin fibras de cabuya.

Análisis comparativo del costo de producción tanto de bloques convencionales

como de los bloques con adición de fibra que presentaron las mejores

características físico-mecánicas.

Con la información obtenida la graduando redacto la memoria del trabajo de

titulación, la cual fue revisada y corregida analizando: el contenido, el estilo y

forma; cumpliendo con las exigencias de la redacción académica.

El trabajo de titulación ha cumplido con los objetivos planteados, logrando determinar

en laboratorio las propiedades físicas y mecánicas de bloques de hormigón con fibras

de cabuya, lo cual permitió determinar que la fibra de cabuya mejora algunas

propiedades del elemento constructivo como son la resistencia a compresión, a tracción

y a impacto. Este estudio servirá como referencia para futuros trabajos de titulación

que involucren el uso de fibras naturales en elementos prefabricados de hormigón.

En virtud a lo manifestado, el presente Trabajo de Titulación ha sido concluido

satisfactoriamente, por lo que recomiendo proseguir con el trámite respectivo para la

graduación de la señorita estudiante: ZAMBRANO SANDOVAL ANA BELÉN.

Ing. Raúl Ernesto Pro Zambrano

DOCENTE DE LA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

viii

NOTAS

ix

CONTENIDO

DEDICATORIA .......................................................................................................... ii

AGRADECIMIENTO ............................................................................................... iii

AUTORIZACIÓN DE LA AUTORÍA INTELECTUAL ....................................... iv

CERTIFICACIÓN DEL TUTOR ............................................................................. v

INFORME SOBRE LA CULMINACIÓN Y APROBACIÓN DEL TRABAJO DE

GRADUACIÓN. ......................................................................................................... vi

NOTAS ...................................................................................................................... viii

RESUMEN ................................................................................................................ xix

ABSTRACT ............................................................................................................... xx

1. EL PROBLEMA ...................................................................................... 1

1.1. TEMA DE INVESTIGACIÓN ...................................................................... 1

1.2. PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN ................................................... 1

1.2.1. Planteamiento del problema ....................................................................... 1

1.2.2. Formulación del Problema ......................................................................... 2

1.2.3. Sistematización del Problema .................................................................... 3

1.3. DELIMITACIÓN ............................................................................................ 3

1.3.1. Delimitación temporal ................................................................................ 3

1.3.2. Delimitación espacial ................................................................................. 3

1.4. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN ............................................ 4

1.5. OBJETIVOS .................................................................................................... 5

1.5.1. Objetivo General ........................................................................................ 5

1.5.2. Objetivos Específicos ................................................................................. 5

1.6. HIPÓTESIS ..................................................................................................... 5

2. MARCO TEÓRICO ................................................................................ 6

2.1. HISTORIA DE LOS MATERIALES ........................................................... 6

x

2.2. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN ........................................... 8

2.2.1. Cemento – Fibras del tallo de la planta de maíz ........................................ 8

2.2.2. Cemento – Fibras de sisal........................................................................... 9

2.2.3. Cemento – Coco ......................................................................................... 9

2.2.4. Cemento – Bambú .................................................................................... 10

2.3. PROPIEDADES DE HORMIGONES CON FIBRAS NATURALES ..... 13

2.3.1. Tracción .................................................................................................... 14

2.3.2. Flexión ...................................................................................................... 14

2.3.3. Tenacidad ................................................................................................. 14

2.3.4. Compresión .............................................................................................. 14

2.4. CABUYA O PENCO ..................................................................................... 14

2.4.1. Historia ..................................................................................................... 14

2.4.2. Producción de cabuya en el Ecuador ........................................................ 15

2.4.3. Usos .......................................................................................................... 16

2.4.4. Características químicas y mecánicas ...................................................... 17

2.4.5. Durabilidad ............................................................................................... 18

2.5. BLOQUES DE HORMIGÓN ...................................................................... 19

2.5.1. Clasificación de los bloques ..................................................................... 20

2.5.2. Dimensiones ............................................................................................. 21

2.5.3. Materiales ................................................................................................. 21

2.5.4. Requisitos de bloques de hormigón según Norma Técnica Ecuatoriana . 23

2.6. FUNDAMENTACIÓN LEGAL ................................................................... 24

3. METODOLOGÍA .................................................................................. 25

3.1. MODALIDAD DE LA INVESTIGACIÓN ................................................ 25

3.1.1. Bibliografía............................................................................................... 25

3.1.2. Exploratoria .............................................................................................. 25

3.1.3. Experimental ............................................................................................ 26

3.1.4. Descriptiva ............................................................................................... 26

3.1.5. Aplicada ................................................................................................... 27

xi

3.2. POBLACIÓN Y MUESTRA ........................................................................ 27

3.2.1. Población .................................................................................................. 27

3.2.2. Muestra ..................................................................................................... 28

3.3. FUNDAMENTACIÓN .................................................................................. 29

3.3.1. Variable Independiente ............................................................................ 29

3.3.2. Variable Dependiente ............................................................................... 29

3.4. FASES DE LA INVESTIGACIÓN ............................................................. 30

3.4.1. Selección de los materiales ...................................................................... 30

3.4.2. Descripción de la planta procesadora de fibra ......................................... 30

3.4.3. Elaboración de bloques con fibra de cabuya ............................................ 31

3.4.4. Ensayos de laboratorio para los bloques de hormigón con fibra de

cabuya....................................................................................................... 31

3.4.5. Análisis de Resultados ............................................................................. 31

3.5. LUGAR DE FABRICACIÓN DE ESPECÍMENES DE PRUEBA .......... 31

3.6. LUGAR DE REALIZACIÓN DE ENSAYOS ............................................ 32

4. PARTE EXPERIMENTAL ................................................................... 33

4.1. MATERIA PRIMA, OBTENCIÓN Y CARACTERIZACIÓN ............... 33

4.1.1. Cemento ................................................................................................... 33

4.1.2. Agregados................................................................................................. 37

4.1.3. Agua ......................................................................................................... 39

4.1.4. Cabuya ...................................................................................................... 39

4.2. PREPARACIÓN DE LA FIBRA DE CABUYA A UTILIZARSE ........... 42

4.2.1. Determinación del tamaño óptimo ........................................................... 42

4.2.2. Tratamiento de la cabuya ......................................................................... 44

4.3. PROPORCIÓN Y PESADO DE MATERIALES ...................................... 45

4.3.1. Dosificación de mezcla ............................................................................ 45

4.3.2. Procesos de mezclado de los componentes .............................................. 47

4.4. PROCESO DE FABRICACIÓN DE LOS BLOQUES DE PRUEBA ..... 49

4.4.1. Determinación de las dimensiones del bloque a elaborarse ..................... 49

xii

4.4.2. Proceso de Vibro – Compactación ........................................................... 49

4.5. MOLDEO DE PROBETAS ADICIONALES ............................................ 51

4.6. CURADO DE BLOQUES Y PROBETAS .................................................. 53

4.7. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO .............................................................. 54

4.7.1. Ensayos para determinar las propiedades de la fibra ............................... 54

4.7.2. Ensayo para determinar las propiedades físicas de los bloques ............... 57

4.7.3. Ensayo para determinar las propiedades mecánicas de los bloques ......... 61

5. RESULTADOS ....................................................................................... 70

5.1. MATERIAS PRIMAS ....................................................................................... 70

5.1.1. Fibra de Cabuya ............................................................................................ 70

5.1.1.1. Diámetro ..................................................................................................... 70

5.1.2. Características de los agregados ............................................................... 73

5.1.2.1. Agregado grueso ........................................................................................ 73

5.1.2.2. Agregado fino............................................................................................. 74

5.2. RESULTADOS DE LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LOS

BLOQUES DE CABUYA ......................................................................................... 76

5.2.1. Medición de las dimensiones ................................................................... 76

5.2.2. Absorción de agua, densidad y volumen .................................................. 77

5.3. RESULTADOS DE LASCARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DE LOS

BLOQUES ................................................................................................................. 79

5.3.1. Ensayo de Resistencia a Compresión simple ........................................... 79

5.3.2. Ensayo de Resistencia al fuego de bloques .............................................. 84

5.3.3. Ensayos de Resistencia al impacto de hormigón ..................................... 84

5.3.4. Ensayos de Resistencia a Tracción del hormigón .................................... 85

5.3.5. Ensayo de Resistencia a la Flexión del hormigón .................................... 86

5.4. FALLAS DE LAS PROBETAS ENSAYADAS .......................................... 88

5.4.1. Falla a compresión de bloques ................................................................. 88

5.4.2. Falla a tensión indirecta............................................................................ 89

5.4.3. Falla a flexión ........................................................................................... 90

xiii

5.2. COMPARACIONES DE LOS RESULTADOS CON BLOQUES

ADQUIRIDOS EN EL MERCADO LOCAL......................................................... 91

5.3. COSTO DE PRODUCCIÓN DE LOS BLOQUES FABRICADOS ........ 91

6. ANÁLISIS DE RESULTADOS ............................................................ 94

6.1. MATERIAS PRIMAS ....................................................................................... 94

6.1.1. Fibra de Cabuya ............................................................................................ 94

6.1.2. Agregados ..................................................................................................... 96

6.2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE BLOQUES ........................................... 96

6.2.1. Medición de las dimensiones ........................................................................ 96

6.2.2. Peso y densidad ............................................................................................. 97

6.3. CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS ......................................................... 99

6.3.1. Resistencia a compresión en Bloques ...................................................... 99

6.3.2. Resistencia al fuego de bloques ............................................................. 101

6.3.3. Resistencia al Impacto ............................................................................ 101

6.3.4. Resistencia a flexión............................................................................... 103

6.3.5. Resistencia a Tensión Indirecta .............................................................. 103

6.4. ANÁLISIS DE COSTOS DE PRODUCCIÓN DELOS BLOQUES ...... 104

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................. 106

7.1. CONCLUSIONES ....................................................................................... 106

7.2. RECOMENDACIONES ............................................................................. 110

BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... 111

xiv

LISTA DE TABLAS

Tabla N° 1: Dosificaciones para bloques con bagazo. ............................................... 13

Tabla N° 2: Producción nacional de la familia Agave ............................................... 16

Tabla N° 3: Características químicas de la fibra de cabuya ....................................... 18

Tabla N° 4: Características mecánicas de la fibra de cabuya .................................... 18

Tabla N° 5: Clasificación de bloques, de acuerdo a sus usos .................................... 20

Tabla N° 6: Clasificación de bloques, de acuerdo a su densidad. .............................. 20

Tabla N° 7: Dimensiones de los bloques ................................................................... 21

Tabla N° 8: Requisitos de resistencia a compresión de bloques huecos de hormigón.

..................................................................................................................................... 23

Tabla N° 9: Normas técnicas ecuatorianas utilizadas. ............................................... 24

Tabla N° 10: Variables independientes de la investigación ....................................... 29

Tabla N° 11: Variables dependientes de la investigación .......................................... 30

Tabla N° 12: Requisitos físicos del cemento Armaduro - Lafarge ............................ 36

Tabla N° 13: Requisitos químicos del cemento Armaduro (Especial) - Lafarge ....... 36

Tabla N° 14: Volumen de producción de principales productos agropecuarios ........ 40

Tabla N° 15: Dosificación al Volumen para 23 bloques ........................................... 46

Tabla N° 16: Diámetro de fibras de cabuya en 100 especímenes .............................. 70

Tabla N° 17: Diámetro promedio de la fibra de cabuya ............................................ 71

Tabla N° 18: Resistencia a tracción de la muestra de cabuya de Santa Cecilia ......... 72

Tabla N° 19: Porcentaje de absorción en la fibra de cabuya sin tratamiento ............. 72

Tabla N° 20: Porcentaje de absorción en la fibra de cabuya con tratamiento ........... 73

Tabla N° 21: Granulometría del agregado grueso ..................................................... 73

Tabla N° 22: Curva granulométrica del agregado fino .............................................. 75

Tabla N° 23: Dimensiones promedio de bloques de 15x20x40 cm de dosificación P.

..................................................................................................................................... 76

Tabla N° 24: Dimensiones promedio de bloques de 15x20x40 cm de dosificación X.

..................................................................................................................................... 76

xv

Tabla N° 25: Dimensiones promedio de bloques de 15x20x40 cm de dosificación Y.

..................................................................................................................................... 76

Tabla N° 26: Dimensiones promedio de bloques de 15x20x40cm de dosificación Z.

..................................................................................................................................... 77

Tabla N° 27: Absorción de agua, densidad y volumen de bloques de dosificación P77

Tabla N° 28: Absorción de agua, densidad y volumen de bloques de dosificación X

..................................................................................................................................... 78

Tabla N° 29: Absorción de agua, densidad y volumen de bloques de dosificación Y.

..................................................................................................................................... 78

Tabla N° 301: Absorción de agua, densidad y volumen de bloques de dosificación Z

..................................................................................................................................... 78

Tabla N° 31: Resistencia a la compresión en bloques dosificación de P con celdas en

posición vertical .......................................................................................................... 79

Tabla N° 32: Resistencia a la compresión en bloques de dosificación X con celdas en


Tabla N° 33: Resistencia a la compresión en bloques de dosificación Y con celdas en


Tabla N° 34: Resistencia a la compresión en bloques de dosificación Z con celdas en


Tabla N° 35: Resistencia a la compresión en bloques de dosificación P con celdas en

posición horizontal. ..................................................................................................... 82

Tabla N° 36: Resistencia a la compresión en bloques de dosificación X con celdas en


Tabla N° 37: Resistencia a la compresión en bloques de dosificación Y con celdas en



posición horizontal ...................................................................................................... 83

Tabla N° 39: Resistencia al fuego de bloques estudiados ......................................... 84

Tabla N° 40: Número de impactos a la primera fisura en probetas rectangulares ..... 84

Tabla N° 41: Número de impactos a la rotura en probetas rectangulares .................. 85

xvi

Tabla N° 42: Resistencia a tensión indirecta en hormigón con dosificación P .......... 85

Tabla N° 43: Resistencia a tensión indirecta en hormigón con dosificación X ......... 85

Tabla N° 44: Resistencia a tensión indirecta en hormigón con dosificación Y ......... 86

Tabla N° 45: Resistencia a tensión indirecta en hormigón con dosificación Z ......... 86

Tabla N° 46: Resistencia a la flexión en probetas de hormigón con dosificación P. . 87

Tabla N° 47: Resistencia a la flexión en probetas de hormigón con dosificación X. 87

Tabla N° 48: Resistencia a la flexión en probetas de hormigón con dosificación Y. 87

Tabla N° 49: Resistencia a la flexión en probetas de hormigón con dosificación Z. 88

Tabla N° 50: Comparaciones de bloques del mercado local ..................................... 91

Tabla N° 51: Análisis de precios unitario del bloque hueco de hormigón ............... 92

Tabla N° 52: Análisis de precios unitario del bloque hueco de hormigón con cabuya

..................................................................................................................................... 93

xvii

LISTA DE FOTOGRAFÍAS

Fotografía N° 1: Lugar de fabricación de los especímenes “Bloquera Arcoíris” ...... 32

Fotografía N° 2. Cemento portland puzolánico, ARMADURO (Especial) ............... 34

Fotografía N° 3: Agregados cantera SURTIPETREOS ............................................. 37

Fotografía N° 4: Bloque de prueba para la selección del tamaño óptimo de la fibra 42

Fotografía N° 5: Fibra de cabuya de longitud entre 2 cm. ......................................... 43

Fotografía N° 6: Tratamiento de la fibra de cabuya con parafina. ............................. 44

Fotografía N° 7: Mezcladora rotatoria de tambor circular ......................................... 48

Fotografía N° 8: Molde para la fabricación de bloques ............................................. 49

Fotografía N° 9: Máquina de vibro-compactación y prensado de bloques ................ 50

Fotografía N° 10: Transporte y acomodo de bloques moldeados .............................. 51

Fotografía N° 11: Moldeo de probetas adicionales .................................................... 52

Fotografía N° 12: Curado de bloques ........................................................................ 53

Fotografía N° 13: Determinación de la capacidad de absorción de la fibra de cabuya

..................................................................................................................................... 55

Fotografía N° 14: Ensayo de tracción de la fibra de cabuya ...................................... 56

Fotografía N° 15: Medición de dimensiones de bloques ........................................... 59

Fotografía N° 16: Ensayo de absorción de agua en bloques de hormigón ................ 60

Fotografía N° 17: Ensayo de compresión en bloques huecos de hormigón ............... 62

Fotografía N° 18: Ensayo de resistencia al fuego en bloques de hormigón. ............ 64

Fotografía N° 19: Ensayo de impacto en muestras de hormigón de dosificación P. . 65

Fotografía N° 20: Ensayo de flexión en viga cargada en los tercios de la luz libre .. 66

Fotografía N° 21: Ensayo de tensión por compresión diametral ............................... 68

Fotografía N° 23: Falla de bloques de mezcla PATRÓN y Mezcla X (3.3%FC) ...... 89

Fotografía N° 24: Falla de bloques de Mezcla Y (6,6%FC) e Mezcla Z (9,9%FC) .. 89

Fotografía N° 24: Falla de cilindros de hormigón de Mezcla P y Mezcla Z (9.9%FC)

..................................................................................................................................... 90

Fotografía N° 25: Falla de vigas de mezcla X, Y e Z ............................................... 90

xviii

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico N° 1: Requisitos Mecánicos del Cemento Armaduro (Especial) - Lafarge ... 36

Gráfico N° 2: Espesores de un bloque hueco de hormigón ........................................ 58

Gráfico N° 3: Área neta y área bruta de un bloque hueco de hormigón ..................... 63

Gráfico N° 4: Curva granulométrica del agregado grueso .......................................... 74

Gráfico N° 5: Curva granulométrica agregado fino .................................................... 75

Gráfico N° 6: Diámetro de las fibras de 100 especímenes.......................................... 94

Gráfico N° 7: Peso seco promedio de bloques fabricados . ........................................ 97

Gráfico N° 8: Densidad promedio de bloques fabricados. .......................................... 98

Gráfico N° 9: Absorción de agua promedio de bloques fabricados ............................ 98

Gráfico N° 10: Resistencia a compresión neta en bloques ensayados con sus celdas en


Gráfico N° 11: Resistencia a compresión bruta promedio en bloques ensayados con

sus celdas en posición vertical .................................................................................. 100

Gráfico N° 12: Resistencia a la compresión en bloques con celdas en posición

horizontal................................................................................................................... 100

Gráfico N° 13: Ensayo impacto a la rotura ............................................................... 102

Gráfico N° 14: Ensayo impacto a la primera fisura .................................................. 102

Gráfico N° 15: Ensayo a las 28 días, resistencia a la flexión promedio. .................. 103

Gráfico N° 16: Ensayo a las 28 días, resistencia a la tensión indirecta promedio. ... 104

Gráfico N° 17: Comparación de costo de fabricación de los bloques fabricados. .... 105

Gráfico N° 18: Comparación de rendimientos de producción de bloques fabricados.

................................................................................................................................... 105

xix

RESUMEN

“ESTUDIO DE LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICO-MECÁNICAS DE BLOQUES

DE HORMIGÓN CON FIBRA DE CABUYA”

Autor: Ana Belén Zambrano Sandoval

Tutor: Ing. Raúl Ernesto Pro Zambrano

La presente investigación estudia las características físico-mecánicas de bloques de

hormigón elaborados con una mezcla de fibra de cabuya ligado con cemento portland,

agua y agregados comercializados en la provincia de Imbabura, los resultados

obtenidos fueron comparados con bloques convencionales, con el objeto de determinar

si estos son económicamente sustentables y cumplen con la normativa vigente en

nuestro medio local. Las concentraciones de fibra en el hormigón fueron de 0; 3,3; 6,6

y 9,9% del peso de cemento empleado en la mezcla, proporciones que se tomaron con

el fin de poder observar el comportamiento de los bloques fabricados. Los resultados

de los ensayos evidenciaron que la adición de ésta fibra en proporciones determinadas

aumentan la resistencia a tensión diametral, a flexión y la resistencia a compresión en

bloques de hormigón, mientras que la resistencia al impacto muestra un incremento a

mayores concentraciones de fibra.

PALABRAS CLAVES: CABUYA / FIBRA NATURAL DE CABUYA/

TRATAMIENTO DE LA CABUYA/ BLOQUES DE HORMIGÓN/ ENSAYOS EN

HORMIGÓN CON FIBRAS/ HORMIGONES CON CABUYA.

xx

ABSTRACT

"STUDY OF PHYSICAL AND MECHANICAL CHARACTERISTICS

OF CONCRETE BLOCKS WITH FIBER OF AGAVE"

Author: Ana Belén Zambrano Sandoval

Tutor: Ing. Raúl Ernesto Pro Zambrano

This research studies the physical-mechanical characteristics of concrete blocks made

from a mixture of fiber agave bound with Portland cement, water and aggregates

marketed in Imbabura Province, the results were compared with conventional blocks,

in order to determine if these are economically sustainable and keep with current

standards in our local environment. Concentrations of fiber in concrete were 0; 3.3; 6.6

and 9.9% by weight of cement used in the mix, proportions were taken in order to

observe the behavior of the blocks manufactured. The test results showed that addition

of this fiber in certain proportions increase the resistance to diametrical tension, a

flexion and compressive strength in concrete blocks, while the impact resistance shows

an increase at higher concentrations of fiber.

KEY WORDS: AGAVE/ NATURAL FIBER OF AGAVE / TREATMENT OF

AGAVE / CONCRETE BLOCKS / TRIALS IN CONCRETE FIBER / CONCRETE

WITH AGAVE.

I CERTIFY that the above and foregoing is a true and correct translation of the

original document in Spanish.

Piedad Gisela Mejía Gavilánez

Certified Translator

ID: 171937186-4 SENECYT: 1005 – 13 – 86033904

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CAPITULO I

1. EL PROBLEMA

1.1. TEMA DE INVESTIGACIÓN

“Estudio de las características físico-mecánicas de bloques de hormigón con fibra

de cabuya”

1.2. PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN

1.2.1. Planteamiento del problema

Durante los últimos años el Ecuador ha tomado conciencia sobre los grandes

problemas que aquejan a nuestro planeta y la necesidad de buscar minimizar los

impactos negativos originados por las industrias una de ellas la construcción donde

se quieren investigar materiales ecológicos de construcción que permitan de alguna

manera mermar el grado de impacto negativo producido, fomentando una

conciencia ambiental y ecológica, cumpliendo con la normativa vigente que regula

al Ecuador.

La utilización de fibras naturales incorporadas a otros compuestos ofrecen muchas

ventajas, entre las cuales cabe resaltar la reducción de costo de manufactura y

menor impacto negativo ambiental, por lo que el punto de partida de la

investigación es comprender el comportamiento de los materiales que constituyen

al compuesto, sus proporciones, su distribución, entre otros, para lo cual se requiere

la fabricación del elemento a analizar, para definir sus propiedades y asignarle una

aplicación adecuada.

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Según datos reportados por el Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y

Pesca (MAGAP), la producción de fibra de cabuya en el año 2008, fue cerca de

5400 toneladas que se generaron aproximadamente de 2348 hectáreas de cultivo,

principalmente en Imbabura (51%), Carchi (47%) y otras provincias de la Sierra

(2%). Los principales problemas que afrontan los productores son: bajo precio,

abuso de comerciantes e intermediarios, mercado restringido, escasa información

de consumidores y exportadores que imposibilitan la producción a gran escala.

Por lo anteriormente expuesto y con el fin de determinar si esta fibra puede

utilizarse en el sector de la construcción, se propone la elaboración de bloques de

hormigón con cabuya para evaluar su comportamiento físico – mecánico y

determinar si es conveniente su uso para la fabricación de estos productos, siempre

y cuando presenten calidad, sostenibilidad y bajo costo.

Iniciativa que surge de la necesidad de darle otro uso a la fibra de cabuya que

permita disminuir el impacto socio – ambiental que se produce cuando se elaboran

los bloques tradicionales, promoviendo así iniciativas de desarrollo social y

fomentando el cumplimiento de uno de los objetivos del Plan Nacional del Buen

Vivir 2013-2017, de esta manera garantizar los derechos de la naturaleza y

promover la sostenibilidad ambiental.

1.2.2. Formulación del Problema

¿Cómo disminuir costos en la construcción mediante el uso de fibra de cabuya y a

la vez repotenciar la producción de ésta fibra natural en el país?

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1.2.3. Sistematización del Problema

¿Cuáles son las oportunidades y amenazas del entorno?

¿Cuáles son los procesos que se deben seguir para la elaboración de bloques de

hormigón con cabuya?

¿Cuáles serán las propiedades físico-químicas que se obtendrán de bloques de

hormigón con cabuya?

1.3. DELIMITACIÓN

En este literal se describen los alcances que tiene la investigación en relación a los

siguientes ítems:

1.3.1. Delimitación temporal

El estudio de investigación se lo realizó en un período de 4 meses a partir de la

aprobación del tema, tiempo en el cual se determinan todos los parámetros

necesarios para una correcta información sobre el problema planteado.

1.3.2. Delimitación espacial

El estudio de investigación se realizará dentro de la ciudad de Ibarra, inicialmente

se tenía previsto la elaboración de los bloques y las muestras adicionales en la

bloquera la Campiña, pero por falta de colaboración se realizó en la bloquera

Arcoíris de la misma ciudad por mayor acogida por parte de los propietarios. De

igual manera se tenía planteado la realización de los ensayos en el Laboratorio de

ensayo de materiales de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Central

del Ecuador, pero con el fin de evitar daños en las probetas por sacudidas durante

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su traslado y ante la factibilidad de realizar los ensayos en las instalaciones del

laboratorio de materiales del Gobierno Provincial de Imbabura, se procedió a

realizar los ensayos en las mismas ubicadas en la ciudad de Ibarra cerca de la

bloquera Arcoíris.

1.4. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN

El presente proyecto de investigación pretende fomentar una ingeniería civil

ecológica, cuyos procesos constructivos disminuyan el impacto negativo

ambiental, a partir del estudio de las características físico- mecánicas de bloques

ecológicos a base de la fibra natural de cabuya procedente de la planta de penco,

cuya producción es una costumbre ancestral que se ha visto afectada por la

introducción en el mercado de las fibras de poliéster lo que ha ocasionado la

disminución de su precio y por ende generación de pobreza en los productores,

principalmente en las zonas rurales, por lo que se desea determinar si esta fibra se

puede emplear en el sector de la construcción en función de las propiedades que

éste producto pueda brindar .

Éste trabajo aspira contribuir al sector de la construcción, como un aporte técnico

e investigativo, para reducir los problemas ambientales generados por la industria

de la construcción en nuestro país, esperando que sirva como base para realizar

otros trabajos de materiales de construcción ecológicos y que sean amigables con

el medio ambiente.

Esta investigación también tiene como fin mejorar la calidad de vida de las

comunidades rurales de la provincia de Imbabura, mediante el aprovechamiento de

sus recursos, pues ésta se caracteriza por su producción de cabuya que alcanza

8.889 toneladas métricas y las cuales tiene la necesidad de mejorar sus ingresos.

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1.5. OBJETIVOS

1.5.1. Objetivo General

Investigar y analizar las características físico- mecánicas de bloques de hormigón

elaborados con una mezcla de fibra de cabuya ligado con cemento Portland, agua

y agregados, a fin de determinar si estos son económicamente sustentables y

cumplen con la normativa vigente en nuestro medio local.

1.5.2. Objetivos Específicos

Elaborar muestras de bloque prototipo empleando como uno de sus

componentes fibra de cabuya.

Realizar ensayos de laboratorio para determinar las características físico-

mecánicas de los bloques fabricados.

Comparar el costo de elaboración del bloque ecológico con un bloque

convencional.

Comparar los resultados obtenidos con bloques existentes en el mercado.

Utilizar fibras naturales como insumos de materiales alternativos para la

construcción.

Encontrar un nuevo uso de la cabuya que permita repotenciar su producción

a través de una visión constructiva.

1.6. HIPÓTESIS

Las características físico-mecánicas de los bloques de hormigón con fibra de

cabuya indican viabilidad constructiva por ser económicos y resistentes, a la vez

que fomenta la producción de cabuya en zonas rurales de bajos recursos.

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CAPITULO II

2. MARCO TEÓRICO

Para poder entender de mejor manera el tema de investigación, se muestran a

continuación algunos aspectos claves para su mejor concepción.

2.1. HISTORIA DE LOS MATERIALES

La iniciativa de utilizar fibras naturales como un elemento de refuerzo en la

elaboración de materiales de construcción no es nueva, pues se remonta muchos

años atrás hasta civilizaciones primitivas.

“Las casas de ladrillo de Egipto se erigieron por primera vez hace 3.800 años antes

de Cristo, se elaboraban a partir de barro tomado del fondo del Río Nilo, mezclado

con paja, los cuales eran moldeados y secados al sol hasta adquirir una consistencia

firme como una roca”. (Harris, 2016)

“En países como Ecuador, Colombia y Perú la arquitectura se caracteriza por el uso

de tierra en las construcciones, particularmente en la región andina donde el adobe

se ha utilizado desde la época prehispánica pasando por la época colonial, la

republicana y hasta la actualidad”. (Guzmán, 2012)

El adobe es una pieza de construcción que combina arcilla, arena, paja picada

y agua, moldeada en forma de ladrillo.

Avanzando un poco más en la historia, el primer material reforzado con fibra

natural de origen mineral fue el asbesto-cemento, que no es más que un material

compuesto por cemento portland reforzado con fibras de asbesto.

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El asbesto, también conocido como amianto, es un grupo de minerales impuros de

silicato que se presentan en forma de fibras delgadas, largas y rígidas. Se caracteriza

por ser resistente al calor, pues se destruye a temperaturas superiores a los 800 °C,

es resistente a los ácidos por lo que se utiliza como aislante (tanto de frío como de

calor). Las excelentes propiedades que presentaba el asbesto y su relativo bajo

costo, permitieron explicar sus numerosas aplicaciones en muchas industrias,

principalmente en materiales de construcción para reforzar hormigón, tejas,

baldosas, azulejos, tuberías y materiales para recubrimiento de paredes.

“La Organización Mundial de la Salud (OMS) junto a la Organización

Internacional del Trabajo (OIT), en reiteradas ocasiones han afirmado el peligro

del uso de Asbesto o Amianto en todos sus tipos para la salud, por ser un mineral

altamente cancerígeno, tal es el caso del Convenio 162, este convenio vale

mencionar fue ratificado por el Ecuador teniendo carácter vinculante, por lo que

sus principios y normas desembocaron en la elaboración del Reglamento de

seguridad para uso del amianto, mediante Acuerdo Ministerial, del 9 de agosto

del 2000, este texto regula el uso y la manipulación del asbesto., pero no fueron

suficientemente estrictos con las prohibiciones y control de límites permitidos.”

(Manzano, 2011)

Por esta razón que el Ecuador en el año 2011, a través de la Norma INEN 052,

establece las siguientes limitaciones de manejo de asbesto:

Solo se permite el uso del crisotilo o asbesto blanco.

Se prohíbe la utilización de cualquier tipo de asbesto anfíbol.

Se prohíbe el crisotilo en forma disgregable, spray o por aspersión.

Se prohíbe la pulverización de productos que contengan crisotilo, excepto

en los procesos industriales y bajo la aplicación de medidas de control de

polvo.

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En la actualidad se han realizado diversas investigaciones con el propósito de

incorporar fibras al mortero y al concreto, dando como resultado una variedad de

materiales en el sector de la construcción.

Las fibras utilizadas van desde las metálicas, de vidrio, sintéticas y hasta las de

origen vegetal como estopa de coco, bagazo de caña, entre otras. Sin embargo las

primeras fibras mencionadas no están al alcance de todas las personas, esto debido

a costos, por lo que se ha dirigido la atención hacia el estudio de las fibras naturales.

2.2. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN

“Las Fibras vegetales son las fibras extraídas del reino vegetal y en todas sus formas

como semillas, tallos, hojas, frutos y raíces.”

(http://www.redtextilargentina.com.ar/index.php/fibras/f-diseno/fibras-vegetales,

s.f.)

A continuación se muestra los resúmenes de trabajos de investigación que

utilizaron fibras naturales como refuerzo en concretos para aplicaciones

constructivas, especialmente de infraestructura y vivienda.

2.2.1. Cemento – Fibras del tallo de la planta de maíz

Cesar Reyes, estudió la resistencia mecánica de concretos reforzados con

partículas de 15mm x 3mm, cortados de la pared del tallo de la planta de maíz;

y con las cuales fabricó elementos constructivos que puedan ser aprovechados

en la construcción de viviendas para países subdesarrollados. El análisis de la

resistencia a flexión y compresión se realizó en probetas con distinto contenido

de partículas (2%, 4% y 8%), con el objeto de determinar la proporción más

adecuada. Se hicieron tres tipos de tratamientos a las partículas, siendo el más

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efectivo el lavado de las mismas durante diez minutos bajo agua del grifo,

frotándola manualmente, para posteriormente dejarlas sumergidas en

agua durante 3 días. Los resultados obtenidos indican que con la adición de las

partículas de maíz en un 8% aumentan la resistencia mecánica del concreto,

alcanzando una resistencia a compresión a los 28 días de 6,23 MPa (63,55

kg/cm2) y una resistencia a flexión de 2,85 MPa (29,07kg/cm2); mientras que

la mezcla sin fibra presento una resistencia a compresión de 2,42 MPa (24,68

kg/cm2) y una resistencia a flexión de 1,71MPa (17,44 kg/cm2). (Reyes, 2009)

2.2.2. Cemento – Fibras de sisal

Sosa, Águila y Centeno, evaluaron el comportamiento del concreto (agua, arena

y cemento) reforzado con fibra de sisal, para lo cual se estudió el

comportamiento del mismo frente a ensayos de flexión y compresión de

probetas obtenidas a partir de 10 mezclas, 1 mezcla patrón y 9 mezclas con

fibras de longitud 50, 75 y 100 mm y en porcentajes de 0,50%; 0,75 % y 1,00

%, no se realizó ningún tratamiento previo para el uso dela fibra de sisal. De los

resultados obtenidos se pudo determinar que la mezcla que presenta las mejores

características es la constituida por fibras de 5 cm de longitud y en una

proporción de 0,5 %, con la cual se obtuvo una resistencia a la flexión de 1,08

MPa (11 kg/cm2), resultado que es mayor al de la mezcla patrón de 0,98MPa

(10kg/cm2), y una resistencia a compresión de 19,61MPa (200kg/cm2), valor

que es mayor al de la mezcla patrón que alcanzo una resistencia de 15,98 MPa

(163kg/cm2). (Sosa, s.f.)

2.2.3. Cemento – Coco

Martha Novoa, realizó en México ensayos de laboratorio para evaluar las

características de tableros aglomerados a base de fibra de coco y cemento,

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considero nueve combinaciones diferentes, en las cuales se varió el porcentaje

de fibra entre 5; 10; y 15 %, así como la cantidad de cemento entre 40, 50 y

60%. La autora trabajo con una muestra de cuatro probetas por ensayo con

dimensiones de 25 x 5 cm y un espesor de 1,2 cm; empleando fibras trituradas

y cribadas hasta obtener un tamaño de 1/4”, sin realizársele ningún tratamiento

previo. Los resultados de este estudio reportan que la adición de fibra al

concreto, generó un tablero si bien no más resistente, si más flexible y menos

quebradizo. En el ensayo a compresión, la mejor mezcla fueron 5% fibra-40%

cemento respecto al peso de la probeta, la cual alcanzo 19,61 MPa (200 kg/cm2)

y una resistencia a la flexión de 5,06 MPa (51,61kg/cm2). (Novoa, 2005)

2.2.4. Cemento – Bambú

Smith, trabajó con fibras extraídas del bambú, encontrando que el fraguado de

la mezcla se retarda al emplear la fibra sin ningún tratamiento previo, esto

debido a la acción de la glucosa presente en las mismas, mientras que la

resistencia a flexión del compuesto no presento una mejoría significativa en

comparación con un concreto sin fibras. Se probaron dos métodos como

posibles tratamientos a la fibra, el primero de ellos consistía en sumergir las

fibras durante 15 minutos en cemento diluido en agua o lechada, mientras que

el segundo método fue hervir las fibras durante el mismo intervalo de tiempo

en agua. Posteriormente, se fabricaron cubos con las fibras ya tratadas y se

ensayaron a compresión, estableciéndose que los cubos fabricados por el

segundo método presentaron mejores resultados soportando una carga de falla

de 42,2 kN (4.303,20 kg), sin embargo, esta carga es menor que la carga de falla

de un cubo sin fibra la cual fue 60,5 kN (6.169,20 kg).Por otra parte estableció

que el procedimiento de compactación al fabricar paneles afectaba

considerablemente la resistencia de los mismos, así como la adecuada

distribución de la fibra en la matriz. Otra observación que realizó fue que la

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fibra pierde humedad dentro de la matriz de cemento y esto origina una

contracción que afecta seriamente la adherencia fibra-matriz. (Juarez, 2002)

2.2.5. Cemento – Pambil

Hernán Alvarado, evaluó la resistencia mecánica del concreto con adición de

fibras de pambil obtenidas en la provincia de Zamora Chinchipe, ubicada en la

zona sur oriental de Ecuador, la misma que se utilizó en porcentajes de 0,50 %;

1,50 %y 2,50% y cuyos tamaños de fibra fueron los retenidos en los tamices No

4 y No 8. Como resultado se obtuvo que los cilindros con adición de fibras

sometidos a esfuerzos de compresión incrementan la resistencia del hormigón

que no posee fibra, y los mejores resultados se obtuvieron en las muestras

analizadas a los 28 días con el contenido de fibra de 2,50 % para los tamaño de

fibra retenidos en los tamices No 4 y No 8, con resistencias de 28,40 MPa

(289,68kg/cm2) y 29,97 MPa (305,69 kg/cm2) respectivamente. Ninguna de las

mezclas ensayadas a flexión presentaron mejores características que la mezcla

patrón; observándose que a mayor cantidad de fibra en el hormigón disminuye

su resistencia a la flexión, se presume que estos resultados están relacionados

con el elevado contenido de parénquima, que es el tejido vegetal esponjoso que

tiene ésta fibra. Al ser el hormigón un material utilizado en elementos que

exigen resistir a esfuerzos de compresión y flexión, y al obtenerse los resultados

antes mencionados en el que uno de los dos requerimientos no es cubierto, el

autor recomienda que no se emplee esta fibra en hormigones estructurales,

debiendo realizarse más investigaciones que permitan obtener otras opciones

para su utilización. (Alvarado, 2014)

2.2.6. Cemento – Lechuguilla

César Juárez pretendiendo encontrar materiales de construcción que sean

económicos y durables para construcciones en México, realizó la investigación

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acerca de concretos a base de cemento portland reforzados con fibras naturales

(Agave Lechuguilla). Las fibras de acero, vidrio o poliméricas, son alternativas

viables pero costosas, mientras que las fibras naturales pueden ser una

posibilidad para los países en proceso de desarrollo, ya que estas fibras se

encuentran disponibles en grandes cantidades y representan una fuente

renovable continua.

La fibra es afectada principalmente por la alcalinidad de la matriz de concreto,

donde la durabilidad del compuesto dependerá entonces de la protección que

tenga la fibra y de las características de impermeabilidad propias de la matriz.

En esta investigación el autor determinó que las fibras de se ven afectadas por

la reacción alcalina de la mezcla de hormigón ya que fragiliza a la fibra y por

consiguiente su resistencia a flexión se reduce considerablemente, con lo cual

estableció que el mejor tratamiento protector de la fibra es la parafina, en

comparación con otras sustancias estudiadas, misma que es una sustancia

económica que no encarece el proceso y adicionalmente le brinda protección

contra el medio alcalino de la pasta de cemento. Mediante una serie de ensayos

el autor concluyo que las fibras de lechuguilla largas tratadas con parafina y con

0,5% en volumen del concreto, tienen la capacidad para soportar mayores

cargas de tensión y flexión en comparación con el concreto simple, esto debido

a que estas fibras permiten tener mayor área de contacto con la matriz

incrementando la adherencia. (Juarez, 2002)

2.2.7. Cemento – Bagazo

Clara Pozo, estudió la posibilidad de fabricar bloques para mampostería liviana,

usando agua, agregados (arena y cascajo) y bagazo de caña de azúcar. El pre

tratamiento del bagazo se logró mediante flujo continuo de agua durante un

periodo de 12 horas, reduciendo así la cantidad de azúcar del 25,59% al 5,75%,

lo que ayuda a obtener un correcto fraguado del concreto. Las dosificaciones

del hormigón al volumen empleadas para preparar 15 bloques fueron:

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Tabla N° 1: Dosificaciones para bloques con bagazo.

Material Dosf. Control Dosf. No 1 Dosf. No 2 Dosf. No 3

Agua 0,7 0,7 0,7 0,7

Cemento 1 1 1 1

Arena 5 4 4 3

Pómez 5 5 4 4

Bagazo 0 1 2 3

Fuente: Tesis de bloques con bagazo; Ing. Clara Pozo

Al someter a esfuerzos de compresión los bloques de las cuatro mezclas, se

obtuvo que la dosificación No 1 reportó 1,41 MPa (14,47kg/cm2) y la muestra

de control una resistencia de 1,17 MPa (11,95 kg/cm2). En cuanto a la

capacidad de absorción de los bloques se estableció que cuando se agrega una

baja cantidad de bagazo, la capacidad de absorción iguala a la muestra patrón,

mientras que al aumentar la cantidad de bagazo éste se vuelve más poroso y por

ende adquiere mayor capacidad de absorción. La autora concluyo que el uso de

bagazo de caña de azúcar en la fabricación de bloques para mampostería liviana

es posible ya que mejora las propiedades físicas y mecánicas de los bloques

normales o convencionales, además de abaratar costos en la construcción.

(Pozo, 2011)

2.3. PROPIEDADES DE HORMIGONES CON FIBRAS NATURALES

El uso de fibras en el hormigón es de interés en el sector de la construcción, por cuanto

permiten mejorar alguna de las características relacionadas con la resistencia a tracción,

flexión y corte, puesto que el hormigón por si solo tiene buena resistencia a la

compresión. A continuación detallaremos el efecto de las fibras naturales en las

características del hormigón:

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2.3.1. Tracción

Según algunos estudios realizados sobre la utilización de fibras natrales en

hormigones, algunos autores establecen que la longitud de la fibra no tiene mayor

influencia en el crecimiento de la resistencia a tracción, otros dicen que el aumento

del contenido en volumen de fibras produce un incremento de la resistencia a

tracción.

2.3.2. Flexión

Las fibras naturales pueden mejorar la resistencia a la flexión pero no

sustancialmente, esto se debe a que al estar las fibras muy cercanas, proveen al

hormigón un mejor control contra el agrietamiento.

2.3.3. Tenacidad

La presencia de las fibras naturales en el hormigón evita la propagación de fisuras,

mediante la reducción del ancho de la mismas si ésta se presenta, a la vez que

permite el adecuado funcionamiento de la estructura fisurada.

2.3.4. Compresión

Según algunas investigaciones se ha establecido que el uso de fibras naturales en el

hormigón en ciertas ocasiones ha presentado una influencia casi insignificante en

la resistencia a compresión, mientras que en otras ocasiones su uso ha sido adverso.

2.4. CABUYA O PENCO

2.4.1. Historia

La planta de cabuya genero agave, o penco como se conoce nacionalmente, es

originaria del continente americano, siendo México el país con la mayor cantidad

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de especies nativas en donde se las conoce con los nombres de magueyes o

mezcales.

En el Ecuador se ha encontrado dos tipos de Agave americana, macho y hembra, el

macho conocido como cabuya negra se caracteriza por sus hojas de color azulado,

su cultivo está destinado para la extracción de su sabia con fines gastronómicos, y

la hembra conocida como cabuya blanca, la cual se caracteriza por tener un color

verdoso en sus hojas y estar destinada para la obtención de fibras.

2.4.2. Producción de cabuya en el Ecuador

“El cultivo de cabuya o penco se localiza en las provincias del Carchi,

Imbabura, Pichincha, Tungurahua, Chimborazo, Azuay, Cañar, Loja, Guayas y

Manabí. Por lo general se utiliza como cerco vivo para establecer linderos entre

propiedades rurales, y como planta ornamental, no obstante es una especie que

puede ser incorporada en sistemas agroforestales”.

(Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura,

s.f.)

Crece en terrenos pedregosos, arenosos y de baja productividad agrícola, existiendo

zonas donde la explotación es intensiva.

En la actualidad la planta de cabuya es de gran importancia en las sociedades rurales

y campesinas pues constituye una fuente de ingresos para gente con bajos recursos

económicos. Los principales problemas que afrontan los productores son: bajo

precio, abuso de comerciantes e intermediarios, mercado restringido, escasa

información de consumidores y exportadores.

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Según la Organización Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura

(FAO) en el año 2010 existieron 2200 hectáreas cosechadas de la familia agave

dentro de la cual se encuentra la cabuya. A pesar de la disminución por hectárea

cosechada las estadísticas reflejan un incremento en la producción comparado con

el año 2009.

Tabla N° 2: Producción nacional de la familia Agave

AGAVES

Año Área cosechada (Ha) Rendimiento (kg/Ha) Producción(T)

2005 2839.0 1220.5 3645.0

2006 2848.0 1062.1 3025.0

2007 2837.0 1350.4 3831.0

2008 2663.0 1409.3 3708.0

2009 2390.0 1232.2 2945.0

2010 2200.0 1454.5 3200.0

Fuente: FAOSTATS

2.4.3. Usos

Los productos obtenidos de la planta de cabuya tienen varios usos en el campo

ecuatoriano, entre los que se encuentran:

El chaguarmishque, bebida o líquido natural extraída del corazón de la planta

del penco, de sabor dulce con presencia de nutrientes que permiten mantener

bajos los niveles de colesterol y triglicéridos así como la estimulación de la

flora intestinal. A partir de éste líquido se puede obtener un endulzante natural

a manera de miel la cual brinda beneficiosos nutrientes al consumirla, se

pueden preparar postres, pasteles o simplemente usarlo como endulzante en

nuestras bebidas: cafés, agua, jugos, de manera sana y económica.

El guarango, bebida con grado de alcohol procedente de la fermentación del

chaguarmishque, usada para brindar en las fiestas o festividades de las

comunidades indígenas.

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Las alcaparras, son los frutos, yemas o capullos florales que no se han abierto.

Son muy apreciadas encurtidas en sal vinagre o vino y usadas comúnmente

como condimento de diversos platos gastronómicos.

La fibra de cabuya se emplea para la fabricación de sogas, soguillas, hilos,

alfombras, bolsos de mano, hamacas, rodapiés, tapices, tapetes, sombreros

y artículos decorativos en general. La línea productiva más importante es la

elaboración de sacos para embalaje de productos agrícolas destinados al

consumo interno y a la exportación de cacao.

La fibra de cabuya según varios estudios puede remplazar a la fibra de

vidrio utilizada en la industria automotriz, para la elaboración de

guardachoques.

Al ser la fibra de cabuya biodegradable, se la utiliza como biomanto o manto

natural para reducir los daños por erosión en taludes de carreteras.

La fibra de cabuya es utilizada en Brasil como refuerzo de materiales de

construcción, tales como tejas y viguetas no estructurales.

2.4.4. Características químicas y mecánicas

La composición química de la fibra de cabuya varía según la especies, las

condiciones climáticas, el tipo de suelo y el tipo de procesamiento de la fibra, pero

de manera general se ha encontrado la presencia de celulosa, hemicelulosa y lignina

como sus componentes principales.

“La finalidad de la hemicelulosa y lignina en las fibras naturales, es proteger las

fibras de celulosa de las agresiones externas y al mismo tiempo transmitir las

tensiones a las que se somete al conjunto del material”. (Salinas, 2012)

En la Tabla N° 3 se pueden apreciar los valores entre los que oscilan los

componentes de la fibra de cabuya:

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Tabla N° 3: Características químicas de la fibra de cabuya

Componentes Porcentaje Contenido

Cenizas 0.70 %

Humedad, ceras y grasas 1.90%

Pentosas 10.50 % - 17.7%

Celulosa 62.70 % - 73.80 %

Lignina 11.30 % - 15.5%

Fuente: 1er Congreso Internacional de fibras Naturales; Antioquia – Colombia

Para complementar las propiedades de la cabuya en la tabla N°4 se aprecian las

principales características mecánicas de la fibra.

Tabla N° 4: Características mecánicas de la fibra de cabuya

Tipo de Resistencia Cuantificación

Resistencia a la tracción 305MPa (3 111.00 kg/cm2)

Resistencia al Corte 112 MPa (1 142.00 kg/cm2)

Módulo de elasticidad 7.50 MPa (76.50 kg/cm2)

Densidad 1.30 g/cm3

Fuente: Tecnología de polímeros; M. Beltrán y A. Marcilla

2.4.5. Durabilidad

“Algunas fibras naturales reportan el debilitamiento de las características

tensomecánicas de los hormigones y morteros fibrorreforzados, a diferentes

edades, principalmente producidas por la descomposición química de la lignina

y la hemicelulosa. Los poros de agua alcalina rompen la unión entre las células

individuales de las fibras, en ciertos casos esta se convierten en numerosas y

pequeñas células que pierden su capacidad resistente en el hormigón. Los

lugares vacíos (lumen de la fibra) son llenados por hidróxido de calcio y las

fibras pierden su flexibilidad. (Macías, s.f.)

Por lo expuesto anteriormente, se puede decir que las fibras naturales presentan

problemas de durabilidad en el hormigón, debido a la degradación y el consecuente

agrietamiento de la fibra, razón por la cual, en la presente investigación se tratará

la fibra impregnándola en una sustancia que permita reducir este problema.

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2.5. BLOQUES DE HORMIGÓN

El bloque de hormigón es un elemento premoldeado, fabricado a base de cemento,

agua, agregados finos o gruesos ,con o sin aditivos, obedeciendo a una

granulometría, dosificación y técnica de construcción; con forma y dimensiones

que permiten su fácil transporte, almacenaje, manipuleo y colocación, en forma

manual , los cuales han sido especialmente diseñados para mampostería confinada

o reforzada.

La norma NTE INEN 638, define al bloque hueco de hormigón como una pieza

prefabricada simple hecha a base de cemento, agua y áridos finos y gruesos, en

forma de paralelepípedo, con uno o más huecos transversales en su interior, de

modo que el volumen del material sólido sea del 50% al 75% del volumen total del

elemento.

Los bloques de hormigón tienen dimensiones normalizadas, ordenadas de tal forma

que la primera medida es el ancho del bloque, la segunda medida es la altura del

mismo y la última es el largo del bloque, ejemplo 10 x 20 x 40 cm.

La mayoría de las bloques artesanales de la ciudad de Ibarra salen al mercado a la

edad aproximada entre 15 y 20 días; la dosificación establecida para la fabricación

de los mismos no siempre se cumple debido a que por facilidad de operación, los

trabajadores miden las cantidades en carretillas y no emplean instrumentos estándar

de medición.

La norma Ecuatoriana de la Construcción dice que:

La mampostería confinada, es aquella conformada por unidades de

mampostería como son el ladrillo macizo o bloque de hormigón, la cual está

unida por medio de mortero y está confinada en su perímetro por vigas,

columnas, alrededor del muro o unidades de mampostería donde se vacía el

hormigón de relleno logrando el confinamiento de la mampostería.

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La mampostería reforzada está conformada por unidades de mampostería

de perforación vertical como arcilla cocida y Bloques de hormigón, los cuales

son unidas por medio de mortero y reforzado internamente con barras o

alambres de acero (NEC, 2015).

2.5.1. Clasificación de los bloques

2.5.1.1. Según su uso

Los bloques huecos de hormigón se clasifican, de acuerdo a su uso, en cinco clases,

como se indica en la Tabla N° 5.

Tabla N° 5: Clasificación de bloques, de acuerdo a sus usos

CLASE USO

A Paredes exteriores de carga, sin revestimiento

B Paredes exteriores de carga, con revestimiento

Paredes interiores de carga, con o sin revestimiento

C Paredes divisorias exteriores, sin revestimiento

D Paredes divisorias exteriores, con revestimiento

Paredes divisorias interiores, con o sin revestimiento

E Losas alivianadas de hormigón armado

Fuente: Norma NTE INEN 638

2.5.1.2. Según su densidad

Los bloques huecos de hormigón se clasifican, de acuerdo a su densidad, en tres

tipos, como se indica en la Tabla N°6.

Tabla N° 6: Clasificación de bloques, de acuerdo a su densidad.

TIPO DENSIDAD DEL HORMIGÓN (kg/m3)

Liviano <1680

Mediano 1680 a 2000

Normal ˃2000


21

2.5.2. Dimensiones

El espesor de las paredes interiores de los bloques no debe ser menor de 25 mm, en

los bloques clase A y B; y de 20 mm en los bloques tipo C, D y E. Los bloques

deben tener las dimensiones indicadas en la Tabla N° 7. Los bloques de un mismo

tipo deben tener dimensiones uniformes, no se permite una variación mayor de

5mm.

Tabla N° 7: Dimensiones de los bloques

TIPO

DIMENSIONES

NOMINALES (cm)

DIMENSIONES EFECTIVAS

(cm)

Largo Ancho Alto Largo Ancho Alto

A,B 40 10,15,20 20 39 9,14,19 19

C,D 40 10,15,20 20 39 9,14,19 19

E 40 10,15,20,25 20 39 9,14,19,24 20


Las dimensiones nominales son las medidas principales: el largo, el ancho y el alto

del bloque, establecidas en la norma NTE INEN 638 para designar el tamaño del

bloque, mientras que las dimensiones efectivas son aquellas que se obtienen por

medición directa efectuadas sobre el bloque.

2.5.3. Materiales

Los bloques se deben elaborar con cemento Portland, áridos finos y gruesos, tales

como: arena, grava, piedra partida, granulados volcánicos, piedra pómez, escorias

u otros materiales inorgánicos inertes adecuados.

2.5.3.1. Cemento

La Norma NTE INEN 151 define al cemento portland como " Cemento hidráulico

producido por pulverización de clinker, consistente esencialmente de silicatos

22

cálcicos hidráulicos cristalinos y que usualmente contiene uno o más de los

siguientes elementos: agua, sulfato de calcio, hasta 5% de piedra caliza y adiciones

de proceso.” El cemento que se utilice en la elaboración de los bloques debe

cumplir con los requisitos de la Norma NTE INEN 152.

2.5.3.2. Agregados

Los agregados o áridos, constituyen cualquier material mineral, formado de

partículas graduadas o fragmentos, de diferentes tamaños que provienen de la

fragmentación natural o artificial de las rocas.

Los áridos a utilizarse en la elaboración de bloques deben cumplir con los requisitos

de la Norma NTE INEN 872 y, además pasar por un tamiz de abertura nominal de

10 mm.

Los agregados se clasifican por el tamaño de las partículas en agregado fino y

grueso, diferenciándose entre sí por las siguientes características:

Agregado Grueso

Se define como el agregado que tienen un tamaño nominal mayor al tamiz No 4

(4.75 mm) y menor a 6 pulgadas (150 mm), tales como grava, piedra partida, piedra

pómez.

Agregado Fino

Es la fracción de agregado que pasa el tamiz No 4 (4.75 mm) y son retenidas en el

tamiz No 200 (0.075 mm), entre las que se encuentran las arenas, polvo de piedra.

También existen otros tipos de agregados que son aquellos materiales inorgánicos

inertes obtenidos a partir de procesos industriales tales como escorias de hornos,

limaduras de hierro, cenizas de carbón, aserrín, entre otros.

23

2.5.3.3. Agua

El agua que se utilice en la elaboración de los bloques debe ser dulce, limpia, de

preferencia potable y libre de cantidades apreciables de materiales nocivos como

ácidos, álcalis, sales y materias orgánicas, tal como se establece en la Norma NTE

INEN 638.

2.5.4. Requisitos de bloques de hormigón según Norma Técnica Ecuatoriana

Los bloques huecos de hormigón de cemento que se emplean en la construcción de

paredes, paredes soportantes, paredes divisorias no soportantes y losas alivianadas

de hormigón armado, deben cumplir con los requisitos que se establecen en la

norma NTE INEN 643, tal como se indican en la Tabla N° 8.

La absorción de agua en los bloques se determinará de acuerdo con la Norma NTE

INEN 642 y no puede ser mayor del 15%.

Tabla N° 8: Requisitos de resistencia a compresión de bloques huecos de hormigón.

Tipo de Bloque Resistencia mínima a la compresión

en MPa a los 28 días

A 6

B 4

C 3

D 2,5

E 2

Fuente: Norma NTEINEN 643

24

2.6. FUNDAMENTACIÓN LEGAL

La presente investigación se basa en las normas técnicas que se indican en la Tabla

N° 9.

Tabla N° 9: Normas técnicas ecuatorianas utilizadas.

NORMA AÑO DESCRIPCIÓN

INEN 638 1993 Bloques huecos de hormigón, definiciones, clasificación y

condiciones generales.

INEN 639 2012 Bloques huecos de hormigón, muestreo y ensayos.

INEN 640 1993 Bloques huecos de hormigón, determinación de la

resistencia la compresión

INEN 642 1993 Bloques huecos de hormigón, determinación de la

absorción de agua.

INEN 643 1993 Bloques huecos de hormigón. Requisitos.

INEN 694 2010 Hormigón y áridos para elaborar hormigón. Terminología.

Elaborado por: Ana Zambrano

25

CAPITULO III

3. METODOLOGÍA

El esquema metodológico para responder a una interrogante, motiva a la

recolección de información mediante encuestas realizadas en campo con los actores

directos, así como el uso de fuentes secundarias como documentos y estadísticas

que están relacionadas con datos oficiales que permiten una sólida confiabilidad de

los resultados.

La metodología empleada depende de la modalidad de investigación para lo cual a

continuación se detallan los tipos y los pasos a seguir en la presente investigación.

3.1. MODALIDAD DE LA INVESTIGACIÓN

3.1.1. Bibliografía

Para la contextualización del presente estudio se aplicó una investigación

bibliográfica pues se revisó la literatura existente para extraer y recopilar

información relevante al tema en fuentes como libros, tesis, publicaciones, artículos

técnicos de internet y más.

3.1.2. Exploratoria

La presente investigación también es exploratoria, pues la literatura reveló que hay

varias investigaciones similares pero en otros contextos, tales como otros

materiales, otras aplicaciones y otra normativa, es decir, los factores que

intervienen son diferentes pues son particulares de cada país o región específica.

26

Este tipo de investigación permite al lector familiarizarse con fenómenos

relativamente desconocidos que posteriormente le ayudaran a “determinar

tendencias, identificar relaciones entre variables y establecer un punto de partida

para otras investigaciones”. (Hernández, 1997)

3.1.3. Experimental

Adicionalmente éste estudio es de modalidad experimental, por cuanto los

resultados de los ensayos permiten generar información que sirve de base para

futuras aplicaciones de la fibra de cabuya.

La metodología empleada consiste en seguir los pasos necesarios para controlar la

experimentación, a fin de permitir la manipulación deliberada de una o más

variables independientes y observar los cambios en la variable dependiente.

La experimentación se llevó a cabo para analizar si la variable independiente afecta

a una o más variables dependientes, lo que implica fabricar un grupo de bloques de

hormigón con fibra de cabuya, denominados “grupo experimental” y otro grupo de

bloques de hormigón sin fibras, denominados “grupo patrón”. La finalidad es

comparar sus características físico-mecánicas mediante ensayos de laboratorio e

identificar sus diferencias. Adicionalmente al manipular la cantidad de cabuya

presente en los bloques, se tienen la ventaja de poder determinar los efectos de

dicha adición en distintos niveles.

3.1.4. Descriptiva

Esta investigación es descriptiva por cuanto el investigador tiene como propósito

describir todos los eventos presentes durante la experimentación, es decir detallar

como son, cómo se realizaron y que resultados se obtuvieron.

27

La metodología empleada consiste en:

Detallar cada una de las actividades realizadas.

Describir las peculiaridades observadas durante el proceso de fabricación

de los especímenes.

Describir el procedimiento de ensayo

Medición de las características físicas y mecánicas delos especímenes

objeto de estudio.

3.1.5. Aplicada

La investigación es de modalidad aplicada por cuanto al obtenerse resultados

favorables de los ensayos de laboratorio de los bloques de hormigón con adición

de fibras de cabuya, se podrá recomendar su uso como un producto alternativo para

el sector de la construcción.

3.2. POBLACIÓN Y MUESTRA

3.2.1. Población

“La población es el conjunto de todos los individuos u objetos a los cuales se quiere

investigar y a quienes se generalizará la información”. (Castañeda, 2011)

Para esta investigación, la población está constituida por la cantidad total de

bloques de hormigón con que se va trabajar, tal como se describe a continuación:

Bloques de hormigón comunes de tres empresas fabricantes de la ciudad de Ibarra

(9 unidades para ensayar únicamente a compresión).Bloques de Hormigón de la

fábrica en mención que servirá como patrón de comparación (18 unidades para

varios ensayos). Bloques de Hormigón con diferentes porcentajes de fibra de

28

cabuya y objeto de éste estudio (54 unidades para varios ensayos). Probetas

cilíndricas (8 unidades para el ensayo de tensión indirecta). Probetas prismáticas (8

unidades para el ensayo de flexión).

Se tienen una población a estudiar de 81 bloques de hormigón, que incluye tanto

bloques elaborados sin fibra, bloques elaborados con fibra de cabuya y los

adquiridos en el mercado, 8 probetas cilíndricas y 8 probetas prismáticas. Todas las

probetas son elaboradas en moldes estándar y ensayadas bajo la normativa

respectiva.

3.2.2. Muestra

“La muestra es la parte de la población de estudio que refleja las mismas

características de la población”. (Castañeda, 2011)

El muestreo probabilístico o conocido como muestreo aleatorio, se caracteriza por

que todos los sujetos de la población de estudio, tienen la misma probabilidad de

ser seleccionados para formar parte de la muestra. Con este criterio se ensayaron

bloques con un mínimo de tres ejemplares por tipo de ensayo; probetas cilíndricas

y prismáticas con un mínimo de dos ejemplares por tipo de ensayo y por cada

dosificación, las cuales serán sometidas a pruebas de laboratorio según el

procedimiento establecido en la norma correspondiente. Una vez analizados los

resultados, se procede a determinar la mezcla que presente las mejores propiedades

físico –mecánicas.

29

3.3. FUNDAMENTACIÓN

3.3.1. Variable Independiente

La variable independiente es aquella que el investigador manipula

experimentalmente, en éste estudio corresponde a los bloques de hormigón con

fibra de cabuya. En la Tabla N° 10 se muestra la variable independiente de la

investigación.

Tabla N° 10: Variables independientes de la investigación

Conceptualización Categorías Indicadores Técnicas e Instrumentos

Bloques de hormigón

elaborados con una

mezcla de fibra de

cabuya ligado con

cemento Portland,

agua y agregados.

Material

Común

Material

Compuesto

Cemento

Agua

Agregados

Cemento

Agua

Agregados

Fibra de cabuya

Observación

Ficha de datos

Normas INEN


3.3.2. Variable Dependiente

La variable dependiente es aquella que el investigador estudia, la cual varía según

los cambios que se produzcan en la variable independiente, en éste estudio son las

características físicas y mecánicas de los bloques de hormigón con fibra de cabuya,

las cuales se miden mediante ensayos de laboratorio tal como se indica en la Tabla

N° 11.

30

Tabla N° 11: Variables dependientes de la investigación

Conceptualización

Categorías

Indicadores

Técnicas e

Instrumentos

Características Físicas

Propiedades que dependen

de la estructura y el

procesamiento de un

material.

Características

Mecánicas

Comportamiento mecánico

de un material frente a la

aplicación de fuerzas, que

son evaluados mediante

ensayos normalizados y

especificaciones técnicas

de los equipos a utilizarse.

-Color

-Densidad

-Absorción

-Tracción o

Compresión

-Flexión

-Impacto

-Temperatura

Color

Densidad

Porcentaje de

Absorción

Resistencia a la

tracción o

compresión

Resistencia a la

Flexión

Resistencia al

Impacto

Resistencia al

Fuego

* Observación

* Ficha de

datos

Observación

Directa

Formatos para

toma de datos

de Ensayos


3.4. FASES DE LA INVESTIGACIÓN

3.4.1. Selección de los materiales

Elegir los materiales a emplearse.

Definir fuentes de materiales.

3.4.2. Descripción de la planta procesadora de fibra

Organización de la planta procesadora.

Proceso de producción de los bloques.

Maquinaria y equipos.

31

3.4.3. Elaboración de bloques con fibra de cabuya

Componentes y dosificación de la mezcla.

Fabricación del bloque.

Proceso de mezclado de los componentes.

Determinación de las dimensiones de los bloques.

Proceso de Vibro – Compactación a aplicarse.

Método de Secado.

3.4.4. Ensayos de laboratorio para los bloques de hormigón con fibra de

cabuya

Determinación de los parámetros estipulados en las normas.

Realización y obtención de resultados de los ensayos físico –mecánicos.

3.4.5. Análisis de Resultados

Comparaciones de los resultados con bloques adquiridos en el mercado

local.

Comparación de los resultados de la muestra con la Norma NTE INEN

correspondiente.

Análisis de costos de producción de los bloques fabricados.

Conclusiones y recomendaciones del proyecto de investigación.

3.5. LUGAR DE FABRICACIÓN DE ESPECÍMENES DE PRUEBA

La fabricación de los bloques objeto de investigación y de las probetas adicionales

se realizó en la “Bloquera Arcoíris”, constituida hace 5 años, ubicada al frente de

la Hostería el Prado en la Panamericana Norte km 1 y calle Luis Madera Negrete,

sector el Olivo de la ciudad de Ibarra.

32

En esta fábrica laboran tres obreros, donde utilizan una máquina mezcladora y una

máquina moldeadora con diferentes moldes para bloques de 10, 15 y 20 cm, en la

actualidad producen diariamente 1200 unidades.

Fotografía N° 1: Lugar de fabricación de los especímenes “Bloquera Arcoíris”

Fuente: Ana Zambrano

3.6. LUGAR DE REALIZACIÓN DE ENSAYOS

Los ensayos se realizaron en el laboratorio de materiales de la Prefectura de

Imbabura, que presta los servicios de ensayos de campo y laboratorio, a clientes

internos y externos.

Los clientes de servicio interno corresponden al personal técnico de la dirección

de infraestructura de la Prefectura de Imbabura que desarrollan proyectos de

consultoría de obras civiles, así como de la dirección de fiscalización de dicha

entidad para realizar el control de calidad en la fase constructiva de los proyectos

impulsados por la Prefectura a fin de mejorar la calidad de vida de los habitantes

de la provincia de Imbabura, principalmente en vialidad y construcción de obra

civil. Los clientes externos o particulares son las personas naturales, empresas,

entre otros, que solicitan y reciben servicios del laboratorio de materiales y que

tienen un costo establecidos por dicha entidad.

33

CAPITULO IV

4. PARTE EXPERIMENTAL

4.1. MATERIA PRIMA, OBTENCIÓN Y CARACTERIZACIÓN

Los bloques de hormigón con fibra de cabuya se elaboraron con materiales de la

provincia de Imbabura. La elección de las fuentes de materiales, se efectuó teniendo

en cuenta la disponibilidad local en los alrededores de la bloquera colaboradora, y

considerando el presupuesto a invertir. A continuación se detallan los materiales a

utilizarse:

4.1.1. Cemento

4.1.1.1. Obtención

El cemento a utilizarse es un cemento Portland Puzolánico Tipo IP, denominado

ARMADURO (Especial), con características que cumplen los requerimientos

descritos en la norma NTE INEN 490 y con una masa de 50 kg por saco. Este

producto se comercializa en nuestro país por Lafarge Cementos S.A. ubicada en

Otavalo, la cual cuenta con certificado de conformidad con sello de calidad INEN

y posee licencia ambiental.

4.1.1.2. Aplicaciones:

Con este producto se puede fabricar hormigones para la construcción de:

Elementos prefabricados de hormigón, tales como postes, adoquines,

bloques, bordillos, viguetas, tubos, entre otros.

34

Estructuras de hormigón pre o postensado.

Para obras civiles: losas, puentes, muros, pantallas, entre otros.

Fotografía N° 2. Cemento portland puzolánico, ARMADURO (Especial)


4.1.1.3. Características

“En el trabajo de graduación realizado por Carrillo en la Universidad Central del

Ecuador, se determinaron algunas propiedades físicas y mecánicas del cemento

Armaduro (Especial) Lafarge, adquirido en la provincia de Imbabura, y cuyos

resultados se detallan a continuación:

La densidad del cemento fue de 2.96 g/cm3 (2960 g/dm3), que se la define

como la cantidad de masa por unidad de volumen.

La finura del cemento es 89.50% que es el porcentaje del material que pasa

el tamiz calibrado No 325 (0.045 mm).

Tiempo de fraguado inicial del cemento 132 minutos, periodo de tiempo en

el cual la aguja del aparato de Vicat penetra 25mm ± 1mm en la mezcla

cemento –agua.

Tiempo de fraguado final del cemento 305 minutos, periodo de tiempo en

el cual la aguja del aparato de Vicat no debe penetrar ni dejar huella en la

mezcla cemento –agua.” (Carrillo, 2014)

35

El cemento Armaduro (Especial) según su ficha técnica presenta las siguientes

características:

Resistencia

Permite alcanzar fácilmente las resistencias a la compresión requeridas

a todas las edades.

En condiciones normales puede obtener resistencias a la compresión a

los 28 días entre 50 MPa (510 kg/cm2) y 60 MPa (612 kg/cm2).

Permite elementos prefabricados en menor tiempo por su alta

resistencia inicial.

Posee un progresivo crecimiento de las resistencias aún después de los

28 días de edad, puede alcanzar hasta un 20 % más a los 90 días.

Permite elaborar hormigones estructurales para aplicaciones

especiales.

Calor de hidratación

Desprende menos calor de hidratación que los cementos puros,

permitiendo manejar grandes masas de hormigón.

Durabilidad

Una de las características más importantes del cemento Armaduro es la

durabilidad, que es consecuencia de su resistencia a agentes agresivos

y a su continuo crecimiento de resistencia aún después de los 28 días.

Al comparar los requisitos mecánicos, químicos y físicos del cemento Armaduro

con los establecidos en la norma INEN 490, tenemos:

36

Gráfico N° 1: Requisitos Mecánicos del Cemento Armaduro (Especial) - Lafarge

Fuente: Ficha técnica del cemento Armaduro (Especial)

Tabla N° 12: Requisitos físicos del cemento Armaduro - Lafarge

Parámetro INEN 490 ARMADURO

Fraguado inicial ≥45 ≤ 5 min% 120 min

Expansión ≤ 0,8 % 0,04 %

Contenido del aire ≤ 12,0 % 4,50 %


Tabla N° 13: Requisitos químicos del cemento Armaduro (Especial) - Lafarge

Parámetro INEN 490 ARMADURO

Pérdida por calcinación ≤ 5 % 1,4 %

Magnesio (MgO) ≤ 6 % 2,3 %

Sulfatos (SO3) ≤ 4 % 2,4 %


Precauciones

Almacenamiento

Adquirir el cemento a distribuidores autorizados.

Evitar contacto directo con el suelo y paredes perimetrales de la

bodega.

37

En ambientes húmedos asegurar una ventilación adecuada.

No exceder los 60 días de almacenamiento.

Para aplicación

Emplear dosificaciones de hormigón diseñadas en un laboratorio

calificado.

Corregir periódicamente las mezclas para mantener constante la

relación agua/cemento.

Iniciar el curado lo más pronto posible y evitar desecación.

4.1.2. Agregados

4.1.2.1. Obtención

El agregado a emplearse es el denominado en la provincia de Imbabura como

“granillo”, obtenido de un proceso de cribado que corresponde a suelo arcilloso,

arenoso y rocoso, extraído de la cantera SURTIPETREOS, localizada en la zona de

Pisangacho.

Fotografía N° 3: Agregados cantera SURTIPETREOS


38

La concesión minera de SURTIPETREOS, comprende 7 hectáreas mineras,

limitada al Norte con la carretera que conduce al Lago Cuicocha, al Sur con el valle

que forma la quebrada Pisangacho, al Este con la convergencia de dos quebradas,

y al oeste con un terreno de propietario desconocido.

La cantera oferta al público arena extrafina, arena fina normal, arena gruesa,

granillo y lastre. El material pétreo es transportado en volquetas desde la cantera

hasta su sitio de destino, siendo los señores transportistas los encargados de la

distribución y venta directa en la bloquera, lo que aumenta el precio final del

material.


Los áridos que se utilicen en la elaboración de bloques deben cumplir con los

requisitos de la Norma NTE INEN 872 y, además pasar por un tamiz de abertura

nominal de 10 mm.

La característica a determinarse en los agregados empleados en la elaboración de

los bloques, es la granulometría, es decir la distribución del tamaño de las partículas

componentes de una muestra, la misma debe estar en condiciones secas y de masa

conocida, las cuales serán separadas por tamaño a través de una serie de tamices de

aberturas ordenadas en forma descendente. Con los datos obtenidos del conjunto

de porcentajes en peso, de los distintos tamaños de las partículas que integran la

muestra en relación a su peso total, se realizó la curva granulométrica para

visualizar la tendencia que tienen los tamaños de las partículas, adicionalmente se

determinó el módulo de finura del agregado fino y el tamaño máximo nominal del

agregado grueso.

39

4.1.3. Agua

Uno de los componentes importantes del hormigón, es el agua, misma que se

emplea para el amasado de la mezcla y posteriormente para el curado de los

bloques.

El agua utilizada para la fabricación de los bloques de prueba, fue tomada en las

instalaciones de la bloquera en mención, directamente dela red de agua potable de

la ciudad de Ibarra, que cumple con los requisitos de clasificación como apta para

el consumo humano.

4.1.4. Cabuya

La norma ASTM C 1116 define a las fibras como: "Filamentos finos y elongados

en forma de haz, malla o trenza, de algún material natural o manufacturado que

pueda ser distribuido a través de una mezcla de hormigón fresco." A su vez, el ACI

544 considera como fibras para el hormigón los filamentos discontinuos de acero,

las fibras sintéticas, las de vidrio y las naturales.

4.1.4.1. Procedencia

La provincia de Imbabura cuenta con 613 extensiones de tierra dedicadas total o

parcialmente a la producción de cabuya conocidas también como unidad de

producción agropecuaria (UPA), alcanzando un total de 974 hectáreas de cultivo,

con una producción de 889 tm, de lo cual se vende cerca de 878 tm tal como se

muestra en la Tabla N°14.

40

Tabla N° 14: Volumen de producción de principales productos agropecuarios

Cultivos Permanente Producción (tm) Ventas (tm)

Aguacate 2.312,00 2.263,00

Cabuya 889,00 878,00

Caña de Azúcar 465.877,00 212.481,00

Naranjilla 1.632,00 1.626,00

Plátano 3.467,00 2.192,00

Tomate de árbol 2.546,00 2.514,00

Total: 476.723,00 221.954,00

Fuente: III Censo Nacional Agropecuario Imbabura, INEC –Sica, 2001

Cabe aclarar que la tonelada métrica (tm.) es una unidad de volumen, que equivale

a un metro cúbico, es decir, es el volumen ocupado por 1000 kg de agua, por lo que

para realizar la conversión a toneladas hay que utilizar la densidad de la cabuya.

La fibra de cabuya utilizada en la investigación se la obtuvo de la comunidad Santa

Cecilia, con una producción de cabuya alrededor de 100 quintales por semana. Este

cultivo que es priorizado por los comuneros de la localidad por ser un producto que

no requiere de una gran inversión para su cultivo, la misma que se localiza en la

parroquia rural Lita, a la cual se puede acceder por la vía Ibarra- San Lorenzo, en

la provincia de Imbabura.

4.1.4.2. Proceso de obtención de la fibra

La obtención de la fibra es muy importante y sencilla a la vez, la cual requiere de

un buen grupo de mano de obra para el proceso de corte, recolección y transporte

de la hoja. A continuación se describe el proceso para la obtención de la fibra:

Corte

El corte consiste en desprender periódicamente de la planta de cabuya un

número de hojas, utilizando un machete o cuchillo. Se debe tener especial

cuidado de que las hojas a cortarse sean caducas para evitar la muerte prematura

de la planta.

41

Recolección

Este proceso consiste en reunir las hojas cortadas para trasladarlas al lugar

donde se encuentra la máquina desfibradora. Las hojas una vez cortadas se

deben desfibrar dentro de las 48 horas; si se almacena en un lugar adecuado en

ausencia de sol o de lluvia, dejándolas listas para el proceso de desfibrado.

Desfibrado

El procedimiento inicia clasificando las hojas de acuerdo a su grosor, para así

regular la máquina para cada montón de fibras. El proceso más eficiente y el

más utilizado es el uso de una máquina desfibradora, la cual funciona con un

motor de 3 a 6 HP y provista de un tambor (30 a 40 cm de diámetro) con unas

15 a 20 cuchillas destinadas a raspar, golpear y limpiar, eliminando así las

gomas y pulpa que acompaña a la fibra.

Lavado

La cabuya desfibrada se sumerge en agua con la finalidad de desprender las

partículas de corteza, pulpa, lignina y espinas que acompañan a la fibra,

operación que ayuda a blanquear y limpiar la fibra hasta la obtención de un

color amarillento. Lo apropiado sería realizar el lavado de la fibra en tanques,

pero por falta de capacidad de inversión en la mayoría de zonas rurales dicha

actividad se la realiza principalmente en ríos.

Secado

Se lo realiza exponiendo la cabuya a los rayos directos del sol sobre estrados o

caballetes a fin de eliminar la humedad y evitar que se formen hongos que dañen

a la fibra. Estas deben ser sacudidas y volteados frecuentemente para un secado

parejo, sin embargo presenta un poco de dificultad por cuanto la fibra se enreda

fácilmente.

42


Las propiedades físicas a obtenerse son el diámetro y la longitud de la fibra, para

lo cual se mede el diámetro de la fibra de cabuya con un calibrador digital de

0,01mm de precisión; y su capacidad de absorción de agua.

4.2. PREPARACIÓN DE LA FIBRA DE CABUYA A UTILIZARSE

4.2.1. Determinación del tamaño óptimo

Al fabricarse un producto con fibras, se deben tomar en consideración algunos

factores tales como: longitud, orientación y cantidad de la misma. Por tal motivo se

realizó un ensayo previo para establecer el tamaño de la fibra óptimo, se adicionó

a la mezcla de hormigón fibras de cabuya con longitudes de 8, 4 y 2 cm.

Fotografía N° 4: Bloque de prueba para la selección del tamaño óptimo de la fibra


Al utilizarse las fibras largas de 8 cm, se observó que estás se segregaron haciendo

que la mezcla no sea homogénea. Además se dificultó el proceso de moldeado del

bloque, pues las fibras se enrollaron en la máquina de vibro compactación, haciendo

43

que la misma se atasque e impida el desmolde de los bloques, quedando así

descartado el empleo de fibras con ésta longitud.

Al emplease fibras de 4 cm de longitud y en la misma proporción, se apreció que

disminuyó en gran medida el porcentaje de segregación en comparación al tamaño

anterior, sin embargo estás tienden a formar nudos de fibras medianos haciendo que

la mezcla no sea homogénea.

Mientras que al utilizarse fibras de 2 cm de longitud se observó que las fibras se

introdujeron en la mezcla con diversas orientaciones, logrando una buena unión con

la matriz, obteniéndose ésta más homogénea.

La longitud de las fibras de cabuya que se comercializa en el mercado, varía entre

1,30 a 1,60 m; no obstante para el uso requerido se debe cortar en pedazos de 2cm

de longitud por la razón indicada anteriormente.

Fotografía N° 5: Fibra de cabuya de longitud entre 2 cm.


Al encontrarse las fibras inicialmente en filamentos largos, se procedió a cortarlos

con la ayuda de unas tijeras de podar, labor que a pesar de ser muy sencilla es la

fase más larga pues es un trabajo mecánico –manual.

44

4.2.2. Tratamiento de la cabuya

Aún después del desfibrado mecánico en el proceso de producción de la cabuya,

quedan en las hebras algunos trozos pequeños de hoja adheridos, lo cual no es

conveniente para el experimento, por lo que es necesario realizar un desfibrado

manual separando estos fragmentos.

Siguiendo la recomendación del estudio doctoral de ingeniería de César Juárez en

el año 2002, en el que determina que la parafina es un buen protector de las fibras

de lechuguilla en hormigones, se decidió utilizar la parafina para minimizar el

deterioro de la fibra de cabuya ante el medio alcalino de la pasta de cemento,

adicionalmente se escogió esta sustancia por ser económica y no ocasionar daños

al concreto.

Este proceso se inició llevando de estado sólido que es como se adquiere en el

mercado la parafina a estado líquido, posteriormente se sumergió la fibra de cabuya,

con el tamaño óptimo ya determinado, en la parafina líquida, se introduce el

conjunto al horno durante un periodo de 5 minutos y a la temperatura de 100°C,

como se puede apreciar a continuación:

Fotografía N° 6: Tratamiento de la fibra de cabuya con parafina.


45

Una vez concluido éste periodo, se retiró las fibras de cabuya de la parafina diluida

con la ayuda de con una cuchareta metálica y se las estiló a través de un cedazo, a

fin de evitar que en las fibras se formen gránulos de parafina.

Finalmente se procedió a realizar la separación manual de las fibras ya que por

efecto del enfriamiento de la parafina en la superficie de las mismas, estás tienden

a pegarse y formar una especie de bolas de estambre.

Como resultado de éste tratamiento en la fibra se pudo apreciar que ésta adquirió

una mayor rigidez.

4.3. PROPORCIÓN Y PESADO DE MATERIALES

4.3.1. Dosificación de mezcla

En las investigaciones realizadas con otro tipo de fibras como el bagazo, coco,

bambú, entre otras, se establece que estas fibras le imparten propiedades mecánicas

importantes al compuesto, principalmente con adiciones entre 0,5 y 2,5 % en

relación al peso total del agregado grueso y con longitudes entre 15 y 25mm. En la

presente investigación se plantea la elaboración de cuatro tipos de mezclas de

concreto, una con adición de cabuya con una concentración de 3,3% con relación

al peso de cemento empleado en la mezcla, otra con adición de cabuya de 6,6%,

otra con una adición de 9,9% y la última sin material fibroso, es decir concreto

tradicional, denominado muestra patrón, que servirá como parámetro de

comparación de las características a estudiarse.

La dosificación patrón para la elaboración de los bloques de estudio, será la

utilizada en la bloquera “Arcoíris”. Partiendo de estos valores, se elaboraron 3

mezclas de hormigón con diferentes porcentajes de adición de fibra de cabuya de

2,0 cm longitud, sin disminuir las cantidades de la dosificación patrón, tal como se

puede apreciar en la Tabla N° 15.

46

Tabla N° 15: Dosificación al Volumen para 23 bloques

Componentes Símbolo Dosificación al Volumen (dm3),para 23 bloques

PATRÓN X Y Z

Agua A 22 22 22 22

Cemento C 4 4 4 4

Arena R 45 45 45 45

Granillo G 135 135 135 135

Fibra de Cabuya (g) F 391 782 1173


La nomenclatura utilizada para las dosificaciones utilizadas es:

P: Mezcla patrón

X: Mezcla con contenido de cabuya en proporción de 3,3%.

Y: Mezcla con contenido de cabuya en proporción de 6,6%.

Z: Mezcla con contenido de cabuya en proporción de 9,9%.

Como se puede observar el volumen de agua es alto, esto se debe a que los

agregados se encontraban completamente secos debido al clima soleado que se

presentó durante la semana previa la fabricación de los bloques.

Para las mezclas que contienen proporciones de cabuya (3,3%; 6,6% y 9,9%) se

utilizó la misma base de concreto. El cálculo de la cantidad en gramos de cabuya

correspondiente a los porcentajes a adicionar a las mezclas se calculó de la siguiente

manera:

Cemento

𝑉𝑐 = 4 𝑑𝑚3

𝑀𝑐 = 𝐷𝑐 𝑥 𝑉𝑐 (1)

𝑀𝑐 = 2960 𝑔

𝑑𝑚3 𝑥 4 𝑑𝑚3

𝑀𝑐 = 11 840.00 𝑔

47

Cabuya

𝑀𝐹 = % 𝑑𝑒 𝐹𝑖𝑏𝑟𝑎 𝑥 𝑀𝑐 (2)

𝑀𝐹 = 3.3 % 𝑥 11 840.00 𝑔

𝑀𝐹 = 0.033 𝑥 11 840.00 𝑔

𝑀𝐹 = 390.72 𝑔 ≈ 391.00 𝑔

Donde:

Vc: Volumen de cemento según dosificación

Mc: Masa de cemento según dosificación

𝐷𝐶 : Densidad de cemento ARMADURO

𝑀𝐹: Masa de fibra de cabuya

4.3.2. Procesos de mezclado de los componentes

El proceso de mezclado en cada una de las dosificaciones se realizó en una sola

batida a fin de evitar introducir factores que influyan en los resultados finales a

obtenerse, como por ejemplo una excesiva manipulación de los materiales,

variación del tiempo de mezclado, entre otros.

La mezcladora rotatoria a utilizar consta de un motor eléctrico, un tambor circular

y una hélice con una pala fija en cada uno de sus cuatro extremos. Para la

cuantificación en obra de los agregados pétreos se emplearon parihuelas cuadradas

de 31 cm, mientras que para el agua se empleó un recipiente con marcaciones en

litros, para la proporción de fibra correspondiente a cada dosificación se pesó

previamente en las instalaciones del laboratorio de materiales.

Una vez listas las cantidades necesarias de material y en función de la dosificación

a preparar se siguieron estos pasos:

48

Se vertió en la mezcladora un 20% del agua de la dosificación para

humedecer las paredes, paletas y fondo de la misma.

Se incorporó el agregado pétreo dejando combinar durante un minuto.

Se vertió otro 20% de agua y se dejó mezclar por un minuto.

Se incorporó el cemento y el resto de agua dejando mezclar por un minuto

adicional.

Se adicionó la cantidad de fibra correspondiente, esparciéndola sobre toda

la superficie de la mezcla de hormigón y dejándola combinar durante tres

minutos hasta obtener una mezcla homogénea. En el caso de la dosificación

patrón se realizó el mismo procedimiento a excepción de la incorporación

de la fibra de cabuya.

Una vez concluido el proceso de mezclado en la máquina, se mezcla nuevamente a

mano para posteriormente iniciar el moldeado de los bloque de hormigón.

Fotografía N° 7: Mezcladora rotatoria de tambor circular


49

4.4. PROCESO DE FABRICACIÓN DE LOS BLOQUES DE PRUEBA

4.4.1. Determinación de las dimensiones del bloque a elaborarse

De acuerdo al uso de la mampostería se determina el tipo y dimensiones de los

bloques. Los bloques que se van a elaborar según su peso es el Tipo “C”,

correspondiente a paredes divisorias exteriores, sin revestimiento.

Por facilidad en el proceso de fabricación de los bloques y por la demanda de los

mismos en la ciudad de Ibarra, se seleccionaron las siguientes dimensiones:

Ancho: 15 cm

Alto: 20 cm

Largo: 40 cm

4.4.2. Proceso de Vibro – Compactación

La máquina de vibro compactación está equipada con un molde que tiene las

dimensiones del bloque que se va a fabricar y una producción de cinco bloques de

hormigón por ciclo de vibrado, como se puede apreciar en la Fotografía N° 8.

Fotografía N° 8: Molde para la fabricación de bloques


50

El proceso inicia con la colocación de un tablero de madera, seguido de una plancha

de caucho ranurada sobre el mismo, conjunto que se dispone bajo el molde de la

máquina vibro-compactadora. Se enciende el motor eléctrico ubicado en la parte

inferior de la máquina y se realiza el llenado del molde, con la mezcla. El exceso

de material sobre el molde se retira mediante un barredor manual ubicado en la

parte superior de la máquina.

La etapa de vibración dura tres minutos, esto con el objeto de que la mezcla de

hormigón contenida en el molde se compacte y distribuya en los moldes. Para el

desmoldado de los mismos se debe manipular el barredor manual de tal forma que

se suba el molde, para que éste entre en contacto con la prensa y permita la caída

de los bloques en el tablero de madera.

Finalmente el tablero con los bloques desmoldados se transporta en un coche hacia

la zona de secado. Los bloques se levantaron de los tableros al tercer día de su

fabricación, como se observa en la Fotografía N° 9 y N° 10.

Fotografía N° 9: Máquina de vibro-compactación y prensado de bloques


51

Fotografía N° 10: Transporte y acomodo de bloques moldeados


4.5. MOLDEO DE PROBETAS ADICIONALES

La mezcla utilizada para la elaboración de los especímenes fue tomada de la

mezcladora en el proceso de la elaboración de los bloques con su respectiva

cantidad de fibra.

Para determinar la resistencia a la tracción del hormigón, las probetas deben ser

cilindros moldeados y fraguados en posición vertical, con una longitud igual a dos

veces el diámetro, se empleó probetas de 100 mm de diámetro por 200 mm de alto.

El apisonado se realizó con una barra de 10 mm de diámetro y una longitud de

300mm con el extremo en forma de semiesfera, aplicando 25 golpes por capa,

procurando una presión uniforme en toda la sección transversal del molde y en

número de dos capas de igual altura, especificaciones que corresponden a cilindros

de 100mm de diámetro según la norma ASTM C 31.

Las probetas para determinar la resistencia a la flexión del hormigón, deben ser

vigas moldeadas y fraguadas en posición horizontal. La relación entre el ancho y el

52

alto, no debe exceder de 1,5; en éste caso la probeta es de sección cuadrada de

150mm y 530 cm de longitud.

El apisonado se realizó con una barra de 16 mm de diámetro y una longitud de

500mm con el extremo en forma de semiesfera, aplicando 25 golpes por capa,

procurando una presión uniforme en toda la sección transversal del molde y en

número de dos capas de igual altura, especificaciones que corresponden a vigas de

150 mm de ancho según la norma ASTM C 31. Después de que cada capa haya

sido apisonada, se golpeó ligeramente con el mazo el exterior del molde 10 veces

para cerrar cualquier orificio dejado durante el apisonado y para liberar las burbujas

de aire que hayan sido atrapadas.

Antes de verter el concreto, los moldes fueron previamente aceitados, con el objeto

de facilitar el desencofrado y evitar que los especímenes se peguen al molde. Antes

de iniciar el moldeado, se verificó que los dispositivos de cierre de los moldes; y

las juntas entre los moldes y las placas de asiento estén selladas, a fin de evitar que

se escape la pasta de mortero a través de ellas. Las probetas se desmoldaron a los

20 minutos de su fabricación a fin de conseguir el mismo proceso de moldeado y

fraguado de los bloques fabricados, como se observa en la Fotografía N° 11.

Fotografía N° 11: Moldeo de probetas adicionales


53

4.6. CURADO DE BLOQUES Y PROBETAS

Una vez fabricados los bloques estos se colocaron en un amplio patio y se regaron

con agua a las 24 horas de producidos. El curado de los bloques se realizó mediante

un aspersor colocado en una manguera, una vez al día, y durante cinco días,

evitando que se sequen los bordes y cubriéndolos con una lámina de plástico color

negro. Los bloques se colocaron dejando una separación horizontal entre ellos para

poder humedecer totalmente por todos los lados, como se observa en la Fotografía

N° 12.

Fotografía N° 12: Curado de bloques


Las probetas cilíndricas y prismáticas fueron curadas a las 24 horas de su

fabricación, protegidas del ambiente de la misma forma que los bloques fabricados

y durante el mismo período. Al final del curado se dejaron las probetas expuestas

al medio ambiente de igual manera que se realizó con los bloques.

En el caso de las vigas, estas se introdujeron en agua a una temperatura de 23 ± 2°C

por un período de 24 horas previas a la hora del ensayo, para asegurar condiciones

uniformes de humedad de probeta a probeta.

54

4.7. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO

4.7.1. Ensayos para determinar las propiedades de la fibra

4.7.1.1. Absorción de la fibra sin tratar

Para determinar la absorción de agua de la cabuya, se cortó la fibra en una longitud

aproximada de 20 mm, y se siguiendo el procedimiento de Juárez (2002), en el cual

se toman cinco muestras de aproximadamente 1 gramo cada una, y se someten a un

proceso de secado en horno a 100°C durante 24 horas, posteriormente se pesan en

una balanza de 0,01g de apreciación obteniéndose el peso seco (Ps).

Se sumergen en agua cada muestra de acuerdo a su respectivo tiempo de saturación.

Los tiempos fueron 10, 20, 30, 60min y 24 horas.

Para obtener la condición saturada superficialmente seca, se secó la fibra con papel

absorbente durante 3 minutos , hasta que no se observe la presencia de gotas entre

ellas y al pasar por última vez el papel no se evidencie presencia de humedad.

Después se pesaron las muestras obteniendo el peso saturado superficialmente seco

(Psss).

El porcentaje de absorción se obtuvo usando la siguiente expresión:

% 𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛 = 𝑃𝑠𝑠𝑠 − 𝑃𝑠

𝑃𝑠𝑥 100 (3)

4.7.1.2. Absorción de la fibra tratada

Una vez tratada la fibra se determinó el porcentaje de absorción de agua y se

comparó con la absorción de la fibra sin tratamiento. Las fibras tratadas y secas se

cortaron a una longitud aproximada de 20 mm formando 5 muestras. Se pesaron 5g

por muestra en una balanza de 0,01 gramos de precisión obteniendo el peso seco de

la fibra tratada (Pst), como se puede apreciar en la Fotografía N° 13.

55

Luego se saturaron en agua las fibras en los mismos tiempos establecidos

anteriormente, y al término de estos periodos se trató de obtener la condición

saturada superficialmente seca. Después se pesaron obteniendo el peso saturado

superficialmente seco de la fibra tratada (Psst). De esta manera, el porcentaje de

absorción se obtuvo usando la ecuación

% 𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛𝑎 = 𝑃𝑠𝑠𝑠𝑡 − 𝑃𝑠𝑡

𝑃𝑠𝑡𝑥 100 (4)

La diferencia entre Pssst - Pst es el peso del agua de absorción, el cual dividido

entre el peso seco de la fibra con tratamiento (Pst), resulta en el porcentaje de

absorción de las fibras tratadas relativo al peso seco.

Fotografía N° 13: Determinación de la capacidad de absorción de la fibra de cabuya


56

4.7.1.3. Resistencia a la tensión de la fibra

Esta característica mecánica se determinó en una muestra de cabuya compuesta por

un grupo de fibras, la cual se sometió a fuerzas axiales de tracción que crece hasta

que se produzca la rotura de las fibras, tal como se muestra en la Fotografía N° 14.

Para realizar este ensayo se utilizó la máquina universal, en la cual se montó la

muestra de cabuya en tuercas de gran tamaño, a la cual se sujetó la fibra mediante

nudos, cuyos elementos se acoplaron en los marcos suspendidos de la prensa,

posteriormente se aplicó la carga mediante sistemas hidráulicos hasta que se

produjo la falla.

Fotografía N° 14: Ensayo de tracción de la fibra de cabuya


57

4.7.1.4. Ensayo granulométrico de agregados

La muestra a ser ensayada está compuesta por tres proporciones de la unidad de

acopio, una tomada de la parte superior, otra junto a la base y la tercera en un punto

intermedio para posteriormente combinarse.

Una vez obtenida la muestra, se cuarteó el agregado, extendiendo la muestra sobre

el piso y dividiéndola en cuatro cuadrantes con ayuda de una pala. Se separaron los

cuadrantes opuestos, y el resto de la muestra se retiró. La nueva muestra se

homogeniza y nuevamente se la divide, en esta ocasión se toman los otros

cuadrantes opuestos. Se repiten los pasos anteriores hasta obtener el tamaño de

muestra deseado, para el caso del agregado grueso es de 10 kg.

Esta muestra la colocamos en la máquina de tamizado y la dejamos actuar por dos

minutos, retiramos los diferentes tamices y pesamos su contenido. En el caso del

agregado grueso se pasa por los siguientes tamices en orden descendente (1½" ,1",

¾", ½" ,3/8 “, No.4 y fondo). La cantidad de muestra retenida en cada uno de los

tamices se cuantifica en la balanza obteniendo de esta manera el peso retenido.

Se realiza el procedimiento anterior en el agregado fino, solo que en este caso el

tamizado se realiza por la siguiente serie 3/8´´, No.4, No.8, No.16, No.30, No.50,

No.100, y fondo.

4.7.2. Ensayo para determinar las propiedades físicas de los bloques

4.7.2.1. Medición de las dimensiones

Para la medición de las dimensiones de los bloques huecos de hormigón, se

seleccionaron tres unidades enteras, empleándose un flexómetro graduado con

divisiones de 1mm y un calibrador digital de apreciación 0,13mm.

58

En base a la norma NTE INEN 639, en cada unidad se mede y registra su ancho a

través de las superficies de contacto en el centro de la longitud, la altura en el centro

de la longitud de cada cara, mientras que la longitud se mede en el centro de la

altura de cada cara.

Además se mide el espesor de cara (Ep) y el espesor del tabique (Et) en el punto

más delgado de cada elemento y a 12 mm por debajo de la superficie superior de la

unidad, tal como se muestra en el gráfico N° 2.

El espesor equivalente para bloques de hormigón, se define como el espesor

promedio de material sólido en la unidad y se calcula con la siguiente ecuación.

𝐸𝑒 =𝑉𝑛

𝐿 𝑥𝐻 (5)

Donde:

Ee= Espesor equivalente (mm)

Vn=Volumen neto promedio (mm3)

L = Longitud promedio de las unidades enteras (mm)

H= Altura promedio de las unidades enteras (mm)

Gráfico N° 2: Espesores de un bloque hueco de hormigón

LW

H

Ep

Et


59

Fotografía N° 15: Medición de dimensiones de bloques


4.7.2.2. Ensayo de absorción de agua

La absorción de agua en los bloques se determina de acuerdo con la Norma NTE

INEN 639 y no puede ser mayor del 15%. Para la determinación de la absorción en

bloques de hormigón, según la misma norma, se ensaya un conjunto de

especímenes compuesto por tres unidades enteras.

Para este ensayo se sumergió en agua a los especímenes de prueba en la piscina del

laboratorio, durante un periodo de 24 horas. A continuación se procedió a

determinar la masa de los especímenes mientras están suspendidos de un alambre

de metal y totalmente sumergidos en agua. Se esperó el tiempo necesario hasta que

la balanza presente un valor constante, y se registran las masas sumergidas.

Seguidamente se retiran las muestras del agua y se las dejó escurrir durante un

minuto, y el exceso se retiró de la superficie con un paño húmedo. Luego se pesan

inmediatamente y se registran los valores de la masa saturada.

Posteriormente se llevó los especímenes al horno para su secado a una temperatura

de 100°C durante 24 horas. Las muestras se pesan hasta que dos pesadas sucesivas,

60

efectuadas a intervalos de dos horas, no disminuyan en más del 0,2% respecto a la

última medida, tal como se muestra en la Fotografía N° 16.

La absorción de agua del bloque de hormigón se expresa en porcentaje del peso

seco y se calcula a través de la siguiente expresión:

𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑖ó𝑛 % =𝑀𝑠 − 𝑀𝑑

𝑀𝑑𝑥 100 (6)

Donde:

Md = Masa del espécimen seco al horno, (kg)

Ms = Masa del espécimen saturado, (kg)

Fotografía N° 16: Ensayo de absorción de agua en bloques de hormigón


4.7.2.3. Densidad

Para determinar la densidad del bloque de hormigón se realiza el ensayo en tres

unidades y se lo calcula con la siguiente ecuación:

61

𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 =𝑀𝑑

𝑀𝑠 − 𝑀𝑖𝑥 100 (7)

Dónde:

Md = Masa del espécimen seco al horno, (kg)

Ms = Masa del espécimen saturado, (kg)

Mi = Masa del espécimen sumergido, (kg)

4.7.3. Ensayo para determinar las propiedades mecánicas de los

bloques

4.7.3.1. Ensayo de resistencia a la compresión de bloques

Según se establece en la norma NTE INEN 639, para determinar la resistencia a la

compresión de bloques de hormigón se ensaya un conjunto de especímenes

compuesto por tres unidades enteras, en este caso en particular se seleccionan al

azar de un lote de 15 bloques fabricados con los mismos materiales, diseño de

mezcla de hormigón, proceso de fabricación y método de curado.

La resistencia a la compresión de los bloques fabricados, se basa en la norma NTE

INEN 639, cuyo método de ensayo es para bloques huecos de hormigón, sin

embargo es necesario aclarar que esta norma no comprende bloques de hormigón

con materiales especiales como en este caso la fibra de cabuya. El equipo a utilizar

para el ensayo es una prensa hidráulica semiautomática modelo MQN-2, SERIE

006, colocando los especímenes con los centroides de la superficie de soporte,

alineados verticalmente con el centro de aplicación de la carga, de tal forma que las

placas estén aliadas para tener una adecuada distribución de la carga.

Los especímenes son ensayados con sus celdas en posición vertical y con sus celdas

en dirección horizontal, es decir en las posiciones que pueden tener durante el

62

servicio, y deben estar libres de humedad visible en cualquier superficie de la

unidad.

Los bloques se colocan en la máquina de ensayo conjuntamente con las placas

metálicas de tal forma que estén bien alineadas y centrando el conjunto respecto a

la rótula a fin de obtener una adecuada distribución de la carga, la cual se aplica a

una velocidad constante hasta que se produzca la falla del bloque, y posteriormente

se registra la carga máxima de compresión, como se puede observar en la siguiente

fotografía.

Fotografía N° 17: Ensayo de compresión en bloques huecos de hormigón


En la investigación se determinó la resistencia neta y la resistencia bruta en los

bloques huecos de hormigón, para lo cual se calculó las áreas correspondientes. El

área bruta, es el área perpendicular al eje de los huecos del bloque, sin descotar el

área ocupada por éstos, se obtiene multiplicando el largo por el ancho. El área neta,

es el área bruta descontando el área de los huecos del bloque de hormigón, según

se aprecia en el gráfico N° 3.

63

Gráfico N° 3: Área neta y área bruta de un bloque hueco de hormigón

LW

H

L

W

H

ÁREA NETA ÁREA BRUTA


La resistencia a la compresión se determina con la siguiente expresión:

𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑎𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛𝑑𝑒𝑙 á𝑟𝑒𝑎𝑛𝑒𝑡𝑎 (𝑀𝑃𝑎) =𝑃𝑚𝑎𝑥

𝐴𝑛 (8)

𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑎𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛𝑑𝑒𝑙 á𝑟𝑒𝑎𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎 (𝑀𝑃𝑎) =𝑃𝑚𝑎𝑥

𝐴𝑔 (9)

Donde:

Pmax: carga máxima de compresión (N)

An: área neta del espécimen (mm2)

Ag: área bruta del espécimen (mm2)

4.7.3.2. Ensayo de resistencia al fuego

La capacidad de resistir en el tiempo, a la acción del fuego, se determinó

humedeciendo con gasolina una cara de un solo bloque (por dosificación), para a

continuación someterlo al efecto de las llamas provenientes de un soplete, a fin de

simular un incendio y observar el comportamiento del mismo, como se aprecia en

la Fotografía No 18.

64

Fotografía N° 18: Ensayo de resistencia al fuego en bloques de hormigón.


4.7.3.3. Ensayo de resistencia al impacto del hormigón

Para medir la resistencia a impacto del hormigón, se empleó el siguiente método el

cual no proporciona la característica básica del material, pero permite obtener

valores comparativos del hormigón convencional y del hormigón reforzado con

fibra de cabuya.

Este ensayo se realizó sobre probetas de hormigón de 176,0 x 50,3 mm y un espesor

de 2,3 mm, las mismas que fueron cortadas con una amoladora de disco de diamante

de las paredes de los bloques de hormigón fabricados, esto con el fin de que el

espécimen tengan las mismas características del bloque en cuanto a prensado . Las

probetas se asentaron sobre un soporte de madera circular de 25mm de espesor y

limitado por clavos en los centros de los cuatro lados. El impacto se realizó con una

esfera de acero de 25 mm de diámetro y 63 gramos.

La carga se transmite a la probeta por el peso en caída de la esfera guiada a través

de un tubo de cartón desde una altura de 48.2 cm y dispuesta en el centro de la cara

superior de la probeta de hormigón. El número de golpes que se necesitan para que

aparezca la primera fisura, se considera como resistencia a primera fisura, mientras

que el número de golpes que se necesitan para que la probeta se rompa hasta

65

separarse se considera como resistencia a la rotura, como se puede apreciar en la

Fotografía N° 19.

Fotografía N° 19: Ensayo de impacto en muestras de hormigón de dosificación P.


Este método nos permitirá obtener valores comparativos del concreto sin reforzar

y reforzado con fibras, realizado a los 28 días de edad de la probeta.

4.7.3.4. Ensayo de resistencia a la flexión del hormigón

Según ese establece en la norma NTE INEN 2554:2011, el método de ensayo para

determinar la resistencia a la flexión del hormigón es mediante el uso de una viga

simple apoyada en los extremos y cargada en los tercios de la luz libre.

El equipo empleado para este ensayo es una prensa hidráulica semiautomática

modelo MQN-2, SERIE 006, inicialmente se trazaron unas rectas en las probetas

para hacer coincidir con los puntos de apoyo, así como para el bloque de aplicación

de carga y de esta manera poder alinearla correctamente, como se puede observar

en la Figura No 20.

66

Fotografía N° 20: Ensayo de flexión en viga cargada en los tercios de la luz libre


Se ensayan dos probetas de cada tipo de mezcla a la edad de 28 días de fabricados.

Los ensayos a flexión deben ser realizados tan pronto como sea posible luego de

extraerlos del almacenamiento húmedo, pues de lo contrario estudios demuestran

que los especímenes con las superficies secas presentan una reducción en la

resistencia a la flexión. Se llevan las vigas a la máquina de ensayo, girándola 90⁰

respecto a la posición de elaboración, seguidamente se aplica la carga a una

velocidad constante, hasta que las mismas fallen.

Para el cálculo del módulo de rotura, se tomaron las dimensiones de una de las caras

fracturadas luego del ensayo, para ello se midió en cada extremo y en el centro de

la sección transversal.

Dependiendo del sitio donde se produjo la fractura (superficie de tracción), se elige

la fórmula a emplear. Si la falla ocurre dentro del tercio central, el módulo de rotura

se determina con la fórmula:

R =P x L

b x d2 (10)

67

Donde:

R: módulo de rotura en MPa

P = carga máxima aplicada, indicada por la máquina de ensayo, en N,

L = Luz libre, distancia entre apoyos de la viga en mm,

b = promedio del ancho del espécimen, en la fractura, en mm,

d = promedio de la altura del espécimen, en la fractura, en mm.

Si la fractura se produce en la superficie de tracción fuera del tercio medio de la luz

libre, pero no más allá del 5% de la luz libre se calcula el módulo de rotura con la

siguiente fórmula:

R =3P x a

b x d2 (11)

Donde:

a = distancia media entre la línea de fractura y el apoyo más cercano medido en la

superficie de la tracción de la viga, en mm

Si la fractura se produce en la superficie de tracción fuera del tercio medio de la luz

libre, en más de un 5% de la luz libre, desechar los resultados del ensayo.

4.7.3.5. Ensayo de tensión indirecta del hormigón

La resistencia a la tensión del hormigón es difícil de medir por medio de ensayos

directos, debido a las dificultades para montar las muestras y las incertidumbres

que existen sobre los esfuerzos secundarios inducidos por los implementos que

sujetan las muestras. Por lo que ante la dificultad de realizar éste ensayo, se optó

por obtener esta resistencia de forma indirecta, mediante el denominado ensayo de

tensión por compresión diametral, en el cual la resistencia a la tensión se determina

cargando a compresión el cilindro de concreto, a lo largo de dos líneas axiales

diametralmente opuestas, esta configuración provoca esfuerzos de tracción

relativamente uniforme en todo el diámetro del plano de carga vertical, la que

68

desencadena una rotura a tracción de la muestra en el plano diametral, como se

observa en la siguiente fotografía.

Fotografía N° 21: Ensayo de tensión por compresión diametral


Sin embargo, este ensayo presenta inconvenientes para el ensayo de hormigones

reforzados con fibras, para lo cual expertos recomiendan como solución reducir la

longitud de la muestra. En la presente investigación este ensayo se realizó en

probetas cilíndricas de hormigón de 10 cm de diámetro y 20 cm de alto y no en los

cilindros establecidos en la norma de 15cm diámetro y 30 cm de alto.

Para la ejecución de este ensayo, se utilizaron dos listones de madera prensada

como apoyos, de 3 mm de espesor, 25 mm de ancho, y una longitud igual a la del

espécimen, los cuales se proveerán para cada ensayo. Los listones de apoyo deben

ser colocados entre el espécimen y ambos bloques de apoyo, superior e inferior, de

la máquina de ensayo o entre el espécimen y las placas suplementarias, cuando se

utilicen. La función de los listones de apoyo es aplicar la carga de manera uniforme

a lo largo de la longitud del cilindro.

69

Previo a la realización del ensayo, se midieron las dimensiones utilizando un

vernier digital de aproximación 0,01mm. Adicionalmente se dibuja líneas

diametrales en cada extremo del espécimen a fin de asegurar que la carga se aplique

uniformemente. Se ensayaron 2 cilindros por dosificación a la edad de 28 días. La

tensión indirecta se calcula con la siguiente fórmula:

RT =2P

π ∗ l ∗ d (12)

Donde:

RT: Resistencia a la tracción o tensión indirecta de un cilindro (MPa)

P: Carga máxima aplicada (N)

L: Longitud del cilindro (mm)

D: Diámetro del cilindro (mm)

70

CAPITULO V

5. RESULTADOS

5.1. MATERIAS PRIMAS

5.1.1. Fibra de Cabuya

5.1.1.1. Diámetro

En las Tablas N° 16 y 17, se pueden apreciar el diámetro promedio de la fibra y la

distribución de los diámetros de diferentes rangos. El tamaño de la muestra es de 100

especímenes medidos, tomados al azar.

Tabla N° 16: Diámetro de fibras de cabuya en 100 especímenes

Muestra Diámetro (mm) Muestra Diámetro (mm) Muestra Diámetro (mm)

1 0,16 19 0,13 37 0,10

2 0,17 20 0,16 38 0,17

3 0,21 21 0,15 39 0,11

4 0,15 22 0,08 40 0,12

5 0,11 23 0,11 41 0,12

6 0,12 24 0,13 42 0,15

7 0,13 25 0,10 43 0,18

8 0,23 26 0,11 44 0,20

9 0,16 27 0,12 45 0,18

10 0,11 28 0,17 46 0,17

11 0,11 29 0,11 47 0,15

12 0,12 30 0,10 48 0,13

13 0,15 31 0,14 49 0,12

14 0,14 32 0,07 50 0,14

15 0,14 33 0,15 51 0,07

16 0,09 34 0,06 52 0,10

17 0,07 35 0,14 53 0,04

18 0,09 36 0,10 54 0,09


71

Tabla N° 16 (cont): Diámetro de fibras de cabuya en 100 especímenes

Muestra Diámetro (mm) Muestra Diámetro (mm) Muestra Diámetro (mm)

55 0,07 70 0,09 85 0,08

56 0,10 71 0,16 86 0,06

57 0,14 72 0,10 87 0,07

58 0,04 73 0,08 88 0,11

59 0,11 74 0,07 89 0,14

60 0,11 75 0,12 90 0,16

61 0,13 76 0,08 91 0,13

62 0,13 77 0,16 92 0,11

63 0,09 78 0,08 93 0,14

64 0,15 79 0,10 94 0,04

65 0,11 80 0,14 95 0,09

66 0,18 81 0,10 96 0,08

67 0,14 82 0,14 97 0,11

68 0,04 83 0,10 98 0,16

69 0,15 84 0,14 99 0,07

100 0,12


Tabla N° 17: Diámetro promedio de la fibra de cabuya

Diámetro (mm) Frecuencia

0,04 - 0,06 6

0,07 - 0,09 19

0,10 - 0,12 31

0,13 - 0,15 27

0,16 - 0,18 14

0,19 - 0,21 2

0,23 1

Promedio (mm)

Desviación

Estándar

0,12 0,04


72

5.1.1.3. Resistencia a tracción de la fibra

En la Tabla N° 18 se muestra el resultado de la resistencia a tracción de la fibra de

cabuya utilizad en esta investigación.

Tabla N° 18: Resistencia a tracción de la muestra de cabuya de Santa Cecilia

Muestra de cabuya de Santa Cecilia provincia de Imbabura

Diámetro (mm) Sección (mm2) Carga (N) Tensión de Rotura (MPa)

8,32 54,370 1980,09 36,42


5.1.1.4. Porcentaje de absorción

Previo a la elaboración de las probetas, se quiso conocer la capacidad que tiene la

fibra para absorber agua, obteniéndose los resultados que se indican en la Tabla N°

19, determinándose que la fibra de cabuya puede absorber alrededor de 94,57% de

agua con respecto a su peso seco.

Tabla N° 19: Porcentaje de absorción en la fibra de cabuya sin tratamiento

Muestra

Tiempo de

saturación

(min)

Peso

Seco (g)

Peso Saturado

Superficialmente

seco (g)

Peso del

Agua

absorbida

(g)

Absorción

relativa al

peso seco (g)

1 10 0,95 1,80 0,85 89,47%

2 20 0,96 1,81 0,85 88,54%

3 30 0,96 1,84 0,88 91,67%

4 60 0,99 1,92 0,93 93,94%

5 1440 (24h) 0,92 1,79 0.87 94,57%


En la Tabla N° 20 se muestra el porcentaje de absorción de la fibra de cabuya,

después de ser tratada con parafina.

73

Tabla N° 20: Porcentaje de absorción en la fibra de cabuya con tratamiento

Muestra

Tiempo de

Saturación

(min)

Peso

Seco (g)

Peso Saturado

Superficialmente

seco (g)

Peso del

Agua

absorbida

(g)

Absorción

relativa al

peso seco (g)

1 10 5,00 6,62 1,62 32,40%

2 20 5,00 6,61 1,61 32,20%

3 30 5,00 6,65 1,65 33,00%

4 60 5,00 6,74 1,74 34,80%

5 1440 (24h) 5,00 6,79 1,79 35,80%


5.1.2. Características de los agregados

5.1.2.1. Agregado grueso

En la Tabla No 21, se muestran los resultados del ensayo de granulometría para el árido

grueso, realizado en el laboratorio. En el Gráfico N° 4, consta la curva granulométrica

de la muestra y los límites establecidos en la norma NTE INEN 872.

Tabla N° 21: Granulometría del agregado grueso

Tamiz

Abertura

Peso

Retenido

(g)

%

Retenido

Parcial

%

Retenido

Acumulado

% que

Pasa

% Pasa

Limites

1 ½ " 37,50 0 0,00 0,00 100,00 100

1 " 25,00 9,00 0,24 0,24 99,76 95 a 100

3/4 " 19,00 95,00 2,49 2,72 97,28

1/2 " 12,50 356,00 9,32 12,04 87,96 25 a 60

3/8 " 9,50 411,00 10,76 22,80 77,20

No 4 4,75 822,00 21,52 44,32 55,68 0 a 10

FONDO : 2127,00 55,68 100,00 0,00

TOTAL : 3820,00

Tamaño Max. Nominal: 1/2 "


74

Gráfico N° 4: Curva granulométrica del agregado grueso


El Tamaño Máximo Nominal del agregado grueso es 1/2´´, pues es el tamaño de la

abertura del tamiz inmediato superior el cual retiene el 15 % de su masa.

5.1.2.2. Agregado fino

En la Tabla 22, se indican los resultados del ensayo granulométrico del agregado fino

empleado en la elaboración de las probetas, cuyos datos se ven reflejados en la curva

granulométrica del material correspondiente al Gráfico N° 5.

El módulo de finura de la arena se determina dividiendo para 100 la suma de los

porcentajes acumulados retenidos en los tamices 3/8”, N° 4, No8, No16, No30, No 50

y No 100.

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

440

% Q

ue

Pas

a

Tamaño Tamiz (mm)

Curva Granulométrica

Agregado Grueso

Límite inferior

Limite Superior

75

Tabla N° 22: Curva granulométrica del agregado fino

AGREGADO FINO

Tamiz Abertura Peso

Retenido (g)

%

Retenido

Parcial

%

Retenido

Acumulado

% Que

Pasa

% Pasa

Limites

Especificación

3/8 " 9,50 0 0,00 0,00 100,00 100

No 4 4,75 0 0,00 0,00 100,00 95 a 100

No 8 2,36 0 0,00 0,00 100,00 80 a 100

No 16 1,18 202 7,28 7,28 92,72 50 a 85

No 30 0,60 702 25,30 32,58 67,42 25 a 60

No 50 0,30 847 30,52 63,10 36,90 10 a 30

No 100 0,15 608 21,91 85,01 14,99 2 a 10

FONDO : 416 14,99 100,00 0,00

TOTAL : 2775

Mod. Finura: 1.88


Gráfico N° 5: Curva granulométrica agregado fino


0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

0,0750,757,5

% Q

ue

Pas

a

Tamaño Tamiz (mm)

Curva Granulométrica

Agregado Fino

Límite Inferior

Límite Superior

76

5.2. RESULTADOS DE LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LOS

BLOQUES DE CABUYA

5.2.1. Medición de las dimensiones

Tabla N° 23: Dimensiones promedio de bloques de 15x20x40 cm de dosificación P.

Dosificación P ( 0 % Fibra de Cabuya)

Espécimen

No

Ancho

promedio

(mm)

Altura

promedio

(mm)

Longitud

promedio

(mm)

Espesor de

cara (mm)

Espesor de

tabique

(mm)

1 149,00 202,00 400,00 21,17 23,74

2 151,00 200,00 400,00 21,67 23,31

3 148,50 201,00 399,00 20,70 24,18

Promedio: 149,50 201,00 399,67 21,18 23,74


Tabla N° 24: Dimensiones promedio de bloques de 15x20x40 cm de dosificación X.

Dosificación X ( 3,3% Fibra de Cabuya)

Espécimen

No

Ancho

promedio

(mm)

Altura

promedio

(mm)

Longitud

promedio

(mm)

Espesor de

cara (mm)

Espesor de

tabique

(mm)

1 149,00 202,00 398,00 20,70 22,32

2 148,00 200,00 399,00 20,67 22,37

3 150,00 200,00 400,00 20,81 22,82

Promedio: 149,00 200,67 399,00 20,73 22,50


Tabla N° 25: Dimensiones promedio de bloques de 15x20x40 cm de dosificación Y.

Dosificación Y ( 6,6% Fibra de Cabuya)

Espécimen

No

Ancho

promedio

(mm)

Altura

promedio

(mm)

Longitud

promedio

(mm)

Espesor de

cara (mm)

Espesor de

tabique

(mm)

1 150,00 200,00 400,00 20,46 22,14

2 148,00 201,00 399,00 20,02 20,78

3 149,00 200,00 399,00 20,67 20,41

Promedio: 149,00 200,33 399,33 20,38 21,11


77

Tabla N° 26: Dimensiones promedio de bloques de 15x20x40cm de dosificación Z.

Dosificación Z ( 9,9% Fibra de Cabuya)

Espécimen

No

Ancho

promedio

(mm)

Altura

promedio

(mm)

Longitud

promedio

(mm)

Espesor de

cara (mm)

Espesor de

tabique

(mm)

1 147,50 201,00 399,00 20,89 21,77

2 148,00 202,00 400,00 20,99 21,23

3 150,00 200,00 399,00 20,65 21,45

Promedio: 148,50 201,00 399,33 20,84 21,48


5.2.2. Absorción de agua, densidad y volumen

El uso de la fibra de cabuya en la fabricación de bloques de hormigón dio como

resultado una variación de las características físicas de los mismos en comparación con

los bloques patrón, tal como se puede constatar en las siguientes tablas:

Tabla N° 27: Absorción de agua, densidad y volumen de bloques de dosificación P


Espécimen

No

Masa Esp.

Sumergido

(Ml) (kg)

Masa Esp.

Saturado

(Ms) (kg)

Masa

Esp. seco

al horno

(Md) (kg)

Absorción

(%)

Densidad

(kg/m3)

Volumen

Neto

(dm3)

1 6,08 12,78 11,46 11,55 1710,00 6,70

2 5,80 12,22 10,99 11,22 1711,37 6,42

3 5,88 12,33 10,94 12,66 1696,74 6,45

Promedio: 5,92 12,44 11,13 11,81 1706,04 6,52


78

Tabla N° 28: Absorción de agua, densidad y volumen de bloques de dosificación X


Espécime

n No

Masa del

Espécime

n

Sumergid

o (Ml)

(Kg)

Masa del

Espécime

n

Saturado

(Ms) (Kg)

Masa

Espécime

n seco al

horno

(Md) (Kg)

Absorció

n (%)

Densida

d

(Kg/m3)

Volume

n Neto

(dm3)

1 6,07 12,52 11,27 11,09 1747,29 6,45

2 5,55 12,07 10,80 11,76 1656,44 6,52

3 6,11 12,82 11,48 11,67 1710,88 6,71

Promedio: 5,91 12,47 11,18 11,51 1704,87 6,56


Tabla N° 29: Absorción de agua, densidad y volumen de bloques de dosificación Y.


Espécimen

No

Masa del

esp.

Sumergido

(Ms) (Kg)

Masa

Espécimen

Saturado

(Ms) (Kg)

Masa

Espécimen

seco al

horno (Md)

(Kg)

Absorción

(%) Densidad

(Kg/m3)

Volumen

Neto

(dm3)

1 6,06 12,50 11,25 11,11 1746,89 6,44

2 5,53 12,04 10,79 11,58 1657,45 6,51

3 6,09 12,79 11,45 11,70 1708,96 6,70

Promedio: 5,89 12,44 11,16 11,46 1704,43 6,55


Tabla N° 301: Absorción de agua, densidad y volumen de bloques de dosificación Z


Espécimen

No

Masa del

esp.

Sumergido

(Ml) (Kg)

Masa

Espécimen

Saturado

(Ms) (Kg)

Masa

Espécimen

seco al

horno

(Md) (Kg)

Absorción

(%) Densidad

(Kg/m3)

Volumen

neto

(dm3)

1 5,75 12,08 10,78 12,06 1703,00 6,33

2 5,47 11,48 10,18 12,77 1693,84 6,01

3 5,71 12,22 11,15 9,60 1712,75 6,51

Promedio: 5,64 11,93 10,70 11,48 1703,20 6,28


79

5.3. RESULTADOS DE LASCARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DE LOS

BLOQUES

5.3.1. Ensayo de Resistencia a Compresión simple

5.3.1.1. Ensayo de compresión en bloques con celdas en posición vertical

Como se puede apreciar en las Tablas N° 31 a la Tabla N° 34, se señalan los

resultados obtenidos de los ensayos a compresión de bloques de hormigón con

diferentes porcentajes de fibra tratada, ensayados de tal forma que sus celdas se

encuentran en posición vertical y cumpliendo los 28 días de edad.

Tabla N° 31: Resistencia a la compresión en bloques dosificación de P con celdas en

posición vertical


Espécimen

No

Masa tal

como se

recibe

(Mr) (kg)

Área de la sección

transversal (*) Carga

máxima

(N)

Resistencia a

compresión Celdas

posición vertical

Bruta

(mm2 )

Neta

(mm2 )

Bruta

(MPa)

Neta

(MPa)

1 11,31 59750,67 32454,39 130100,00 2,18 4,01

2 11,19 59750,67 32454,39 138200,00 2,31 4,26

3 10,96 59750,67 32454,39 134000,00 2,24 4,13

4 11,35 59750,67 32454,39 126200,00 2,11 3,89

5 10,98 59750,67 32454,39 129300,00 2,16 3,98

Promedio: 11,16 59750,67 32454,39 131560,00 2,20 4,05

Desviación Estándar: 0,08 0,14


80

Tabla N° 32: Resistencia a la compresión en bloques de dosificación X con celdas

en posición vertical


Espécimen

No

Masa tal

como se

recibe

(Mr) (kg)



máxima

(N)

Resistencia a

compresión Celdas

posición vertical

Bruta

(mm2 )

Neta

(mm2 )

Bruta

(MPa)

Neta

(MPa)

1 11,47 59451,00 32690,49 157100,00 2,64 4,81

2 10,72 59451,00 32690,49 165000,00 2,78 5,05

3 11,38 59451,00 32690,49 156800,00 2,64 4,80

4 11,41 59451,00 32690,49 169400,00 2,85 5,18

5 10,81 59451,00 32690,49 172300,00 2,90 5,27

Promedio: 11,16 59451,00 32690,49 164120,00 2,76 5,02



Tabla N° 33: Resistencia a la compresión en bloques de dosificación Y con celdas



Espécimen

No

Masa tal

como se

recibe

(Mr) (kg)



máxima

(N)

Resistencia a

compresión Celdas

posición vertical

Bruta

(mm2 )

Neta

(mm2 )

Bruta

(MPa)

Neta

(MPa)

1 11,24 59500,17 32696,05 126100,00 2,12 3,86

2 10,90 59500,17 32696,05 117600,00 1,98 3,60

3 11,18 59500,17 32696,05 130300,00 2,19 3,99

4 11,21 59500,17 32696,05 100200,00 1,68 3,06

5 10,88 59500,17 32696,05 129900,00 2,18 3,97

Promedio: 11,08 59500,17 32696,05 120820,00 2,10 3,70



.

81

Tabla N° 34: Resistencia a la compresión en bloques de dosificación Z con celdas



Espécimen

No

Masa tal

como se

recibe

(Mr) (kg)



máxima

(N)

Resistencia a

compresión Celdas

posición vertical

Bruta

(mm2 )

Neta

(mm2 )

Bruta

(MPa)

Neta

(MPa)

1 11,37 59300,51 31260,36 118400,00 2,00 3,79

2 11,13 59300,51 31260,36 117100,00 1,97 3,75

3 10,98 59300,51 31260,36 116800,00 1,97 3,74

4 11,08 59300,51 31260,36 110000,00 1,85 3,52

5 11,25 59300,51 31260,36 95600,00 1,61 3,06

Promedio: 11,16 59300,51 31260,36 111580,00 1,88 3,57



(*) Áreas determinadas como el promedio de las tres unidades ensayadas a absorción

y se asume que son iguales a las de las unidades ensayadas a compresión.

5.3.1.2. Ensayo de compresión en bloques con celdas en posición

horizontal

En las Tablas N° 35 a la N° 38, se señalan los resultados obtenidos en los ensayos a

compresión de bloques de hormigón con diferentes porcentajes de fibra tratada,

ensayados de tal forma que sus celdas se encuentran en posición horizontal y

cumpliendo los 28 días de edad.

82

Tabla N° 35: Resistencia a la compresión en bloques de dosificación P con celdas en

posición horizontal.


Espécimen

No

Masa tal

como se

recibe

(Mr) (kg)



máxima

(N)

Resistencia a

compresión Celdas

posición horizontal

Bruta

(mm2 )

Neta

(mm2 )

Bruta

(Mpa)

Neta

(Mpa)

1 14,72 80333,00 80333,00 137000,00 1,71 1,71

2 14,15 80333,00 80333,00 146700,00 1,83 1,83

3 14,00 80333,00 80333,00 164600,00 2,05 2,05

4 14.07 80333,00 80333,00 148500,00 1,85 1,85

5 14.56 80333,00 80333,00 139100,00 1,73 1,73

Promedio: 14,29 80333,00 80333,00 147180,00 1,83 1,83



Tabla N° 36: Resistencia a la compresión en bloques de dosificación X con celdas

en posición horizontal.


Espécimen

No

Masa tal

como se

recibe

(Mr) (kg)



máxima

(N)

Resistencia a

compresión Celdas


Bruta

(mm2 )

Neta

(mm2)

Bruta

(MPa)

Neta

(MPa)

1 14,65 80066,00 80066,00 130800,00 1,63 1,63

2 14,13 80066,00 80066,00 151200,00 1,89 1,89

3 14,02 80066,00 80066,00 161700,00 2,02 2,02

4 13,95 80066,00 80066,00 149800,00 1,87 1,87

5 14,34 80066,00 80066,00 146300,00 1,83 1,83

Promedio: 14,22 80066,00 80066,00 147960,00 1,85 1,85



83

Tabla N° 37: Resistencia a la compresión en bloques de dosificación Y con celdas

en posición horizontal.


Espécimen

No

Masa tal

como se

recibe

(Mr) (kg)



máxima

(N)

Resistencia a

compresión Celdas


Bruta

(mm2 )

Neta

(mm2)

Bruta

(MPa)

Neta

(MPa)

1 14,55 79999,78 79999,78 115000,00 1,44 1,44

2 14,05 79999,78 79999,78 105900,00 1,32 1,32

3 14,00 79999,78 79999,78 99800,00 1,25 1,25

4 14,23 79999,78 79999,78 107300,00 1,34 1,34

5 14,41 79999,78 79999,78 109300,00 1,37 1,37

Promedio: 14,25 79999,78 79999,78 107460,00 1,34 1,34






Espécimen

No

Masa tal

como se

recibe

(Mr) (kg)



máxima

(N)

Resistencia a

compresión Celdas


Bruta

(mm2 )

Neta

(mm2)

Bruta

(MPa)

Neta

(MPa)

1 14,62 80266,00 80266,00 95200,00 1,19 1,19

2 14,11 80266,00 80266,00 98300,00 1,22 1,22

3 14,03 80266,00 80266,00 102900,00 1,28 1,28

4 13,98 80266,00 80266,00 99300,00 1,24 1,24

5 13, 93 80266,00 80266,00 96900,00 1,21 1,21

Promedio: 14,19 80266,00 80266,00 98520,00 1,23 1,23



84

5.3.2. Ensayo de Resistencia al fuego de bloques

En la Tabla N° 39 se muestra la información del ensayo de resistencia al fuego

del bloque convencional y de los bloques de hormigón con fibra de cabuya.

Tabla N° 39: Resistencia al fuego de bloques estudiados

Probeta Muestra

No

Tiempo expuesto

al Fuego Observaciones

Bloque

convencional 1 10 minutos

Incineración superficial, presenta

un color obscuro en la misma.

2 60 minutos No se observa fisuras.

Bloque con

fibra de cabuya

(Dosif. X, Y, Z)

3 10 minutos Incineración superficial de las

fibras y del hormigón.

4 60 minutos No se observa fisuras.


5.3.3. Ensayos de Resistencia al impacto de hormigón

En las Tablas N° 40 y N° 41 se muestra la información obtenida del ensayo de

impacto aplicado a probetas con diferentes cantidades de fibra de cabuya.

Tabla N° 40: Número de impactos a la primera fisura en probetas rectangulares

Hormigón:

N° de impactos de 64 g desde 48.2 cm de caída libre

A la 1ra fisura

Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Promedio

Dosificación P (0% FC) 4 4 4 4

Dosificación X (3,3% FC) 6 4 5 5

Dosificación Y (6,6% FC) 5 6 6 6

Dosificación Z (9,9% FC) 6 6 7 6


85

Tabla N° 41: Número de impactos a la rotura en probetas rectangulares

Hormigón:

N° de impactos de 64g desde 48.2cm de caída libre.

A la Rotura

Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Promedio

Dosificación P (0% FC) 7 8 7 7

Dosificación X (3,3% FC) 30 29 31 30

Dosificación Y (6,6% FC) 34 33 34 34

Dosificación Z (9,9% FC) 46 48 49 48


5.3.4. Ensayos de Resistencia a Tracción del hormigón

A continuación se presentan los resultados obtenidos del ensayo de tensión

indirecta de las probetas de la diferente mezcla, a la edad de 28días.

Tabla N° 42: Resistencia a tensión indirecta en hormigón con dosificación P

Dosificación P ( 0% Fibra de Cabuya)

Muestra Longitud el

cilindro (mm)

Diámetro del

cilindro (mm)

Carga Máxima

(N)

Tensión

Indirecta (MPa)

1 201,00 102,13 38100,00 1,18

2 200,00 102,08 36900,00 1,15

Promedio: 1,17

Desviación Estándar 0,02


Tabla N° 43: Resistencia a tensión indirecta en hormigón con dosificación X


Muestra Longitud el

cilindro (mm)

Diámetro del

cilindro (mm)

Carga Máxima

(N)

Tensión

Indirecta (MPa)

1 198,00 102,60 52400,00 1,64

2 200,00 102,11 58400,00 1,82

Promedio: 1,73



86

Tabla N° 44: Resistencia a tensión indirecta en hormigón con dosificación Y


Muestra Longitud el

cilindro (mm)

Diámetro del

cilindro (mm)

Carga Máxima

(N)

Tensión

Indirecta (MPa)

1 199,00 102,70 33900,00 1,06

2 201,00 102,11 32800,00 1,02

Promedio: 1,04



Tabla N° 45: Resistencia a tensión indirecta en hormigón con dosificación Z


Muestra Longitud el

cilindro (mm)

Diámetro del

cilindro (mm)

Carga

Máxima (N)

Tensión Indirecta

(MPa)

1 198,00 102,50 29600,00 0,93

2 199,00 102,39 32400,00 1,01

Promedio: 0,97



5.3.5. Ensayo de Resistencia a la Flexión del hormigón

La Tabla N° 43, muestra los resultados de los ensayos para la determinación de

la resistencia a la flexión de las probetas ensayadas a los 28 días de curado.

87

Tabla N° 46: Resistencia a la flexión en probetas de hormigón con dosificación P.

Dosificación P ( 0% Fibra de Cabuya)

Viga

No.

Cara

Fracturada

Ancho (mm)

Cara

Fracturada

Alto (mm)

Luz

Libre

(mm)

Carga

(N)

Módulo de

Rotura

(MPa)

Ubicación

de la falla

1 151,58 151,41 450,00 11700,00 1,52 Tercio

Medio

2 151,63 151,57 450,00 12300,00 1,59 Tercio

Medio

Promedio: 1,56

Desviación Estándar: 0,05


Tabla N° 47: Resistencia a la flexión en probetas de hormigón con dosificación X.


Viga

No.

Cara

Fracturada

Ancho (mm)

Cara

Fracturada

Alto (mm)

Luz

Libre

(mm)

Carga

(N)

Módulo de

Rotura

(MPa)

Ubicación

de la falla

1 151,63 151,55 450,00 9700,00 1,25 Tercio

Medio

2 151,41 151,60 450,00 8300,00 1,07 Tercio

Medio

Promedio: 1,16



Tabla N° 48: Resistencia a la flexión en probetas de hormigón con dosificación Y.


Viga

No.

Cara

Fracturada

Ancho (mm)

Cara

Fracturada

Alto (mm)

Luz

Libre

(mm)

Carga

(N)

Módulo de

Rotura

(MPa)

Ubicación

de la falla

1 151,70 151,52 450,00 7800,00 1,01 Tercio

Medio

2 152,12 151,30 450,00 7500,00 0,97 Tercio

Medio

Promedio: 0,99



88

Tabla N° 49: Resistencia a la flexión en probetas de hormigón con dosificación Z.


Viga

No.

Cara

Fracturada

Ancho (mm)

Cara

Fracturada

Alto (mm)

Luz

Libre

(mm)

Carga

(N)

Módulo de

Rotura

(MPa)

Ubicación

de la falla

1 152,20 151,10 450,00 73200,00 0,81

Fuera del

tercio

medio

2 151,89 151,49 450,00 6800,00 0,88 Tercio

Medio

Promedio: 0,85



5.4. FALLAS DE LAS PROBETAS ENSAYADAS

5.4.1. Falla a compresión de bloques

En los ensayos de compresión realizados a los bloques huecos de hormigón de mezcla

patrón como en los bloques de hormigón con diferentes porcentajes de fibras, se pudo

observar que se produjo una falla por corte que género fisuras verticales y diagonales

a lo largo de las paredes de los bloques.

Los bloques elaborados con la mezcla patrón presentaron un mayor número de fisuras

y un mayor ancho de la grieta en comparación a las bloques con fibra, como se puede

apreciar visualmente en las siguientes fotografías.

89

Fotografía N° 22: Falla de bloques de mezcla PATRÓN y Mezcla X (3.3%FC)


Fotografía N° 23: Falla de bloques de Mezcla Y (6,6%FC) e Mezcla Z (9,9%FC)


5.4.2. Falla a tensión indirecta

En el ensayo de tensión indirecta, se observó que la probeta falló verticalmente a lo

largo de la longitud de aplicación de la carga. Las probetas de mezcla patrón al ocurrir

la falla se partieron en la mitad formando dos piezas, mientras que las probetas con

adición de fibra se mantuvieron parcialmente unidas en el centro del cilindro formando

una única pieza, esto se debe a la adherencia que proporciona la fibra al hormigón,

como se puede muestra en la Fotografía N° 24.

90

Fotografía N° 24: Falla de cilindros de hormigón de Mezcla P y Mezcla Z (9.9%FC)


5.4.3. Falla a flexión

En las probetas ensayadas a flexión tanto de la mezcla patrón como de la mezcla de

hormigón con adición de fibras, la falla ocurrió en el tercio medio de la viga, sin

apreciarse diferencia alguna entre estas, como se observa en la Fotografía N° 25.

Fotografía N° 25: Falla de vigas de mezcla X, Y e Z


91

Al presentar las probetas un solo plano de falla, se pudo observar que las fibras fallaron

por extracción y no por ruptura, lo que sugiere que los esfuerzos no se transfirieron

adecuadamente entre la fibra y la matriz, por falta de adherencia.

5.2. COMPARACIONES DE LOS RESULTADOS CON BLOQUES

ADQUIRIDOS EN EL MERCADO LOCAL

Para realizar la comparación del bloque fabricado con los bloques existentes en el

mercado, se adquirieron tres bloques de hormigón tradicionales, de tres empresas

diferentes de la ciudad de Ibarra. Para efecto del trabajo de investigación se utilizaron

bloques de 15 x 20 x 40 cm, según se aprecia en la Tabla N°50.

Tabla N° 50: Comparaciones de bloques del mercado local

Sitio de

Procedencia Muestra

Área

Neta

(mm2)

Carga

Máxima

(N)

Resistencia Compresión

(MPa)

Parcial Promedio

Bloque con Cabuya

Dosificación "X"

1

32.690,49

162.000 4,96

5,00 2 171.000 5,23

3 156.800 4,80

Bloquera La

Campiña

4

31.770,00

150.000 4,72

4,90 5 159.000 5,00

6 158.000 4,97

Fábrica Prensblock

10

27.260,00

102.000 3,74

4,05 11 120.000 4,40

12 109.000 4,00

Fábrica A

7

30.000,00

135.000 4,50

4,02 8 112.000 3,73

9 115.000 3,83


5.3. COSTO DE PRODUCCIÓN DE LOS BLOQUES FABRICADOS

Se determina el costo de los bloques huecos de hormigón elaborados con la

dosificación Patrón, es decir del bloque tradicional, de igual forma se determina el

92

costo de los bloques con adición de fibra de 3,3% correspondiente a la dosificación

“X”, pues ésta presentó mejoras en cuanto a la resistencia a compresión del grupo

estudiado. El análisis de precios unitarios de los bloques de hormigón de dimensiones

estándar 15x20x40 cm se realiza tomando en cuenta costos actuales y rendimientos

reales, a continuación las tablas.

Tabla N° 51: Análisis de precios unitario del bloque hueco de hormigón


TÍTULO : “Estudio de las características físico-mecánicas de bloques de hormigón con fibra de cabuya”

RUBRO: Bloque Hueco de Hormigón de 20 x 15 x 40 cm UNIDAD: U

EQUIPOS

DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA COSTO HORA RENDIMIENTO COSTO

A B C = A x B R D = C / R

Herramienta menor 1.00 1.50 1.50 130.000 0.01

Máquina Mezcladora 1.00 1.50 1.50 130.000 0.01

Maquina moldeadora 1.00 1.50 1.50 130.000 0.01

SUBTOTAL M 0.03

MANO DE OBRA

DESCRIPCION CANTIDAD JORNAL /HR COSTO HORA RENDIMIENTO COSTO


Albañil-Estruc.Ocup. D2 1.00 4.50 4.50 130.000 0.03

Peón-Estruc.Ocup. E2 2.00 3.85 7.70 130.000 0.06

SUBTOTAL N 0.09

MATERIALES

DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO COSTO

A B C = A x B

Cemento kg 66.30 0.182 12.04

Arena dm3 254.35 0.011 2.80

Granillo dm3 763.04 0.009 6.78

Agua lt 124.35 0.001 0.12

SUBTOTAL O 21.74

TRANSPORTE

DESCRIPCION UNIDAD DISTANCIA CANTIDAD TARIFA COSTO

U A B C = A x B

SUBTOTAL P 0.00

21.86

ESTOS PRECIOS NO INCLUYEN EL IVA 4.81

26.67

0.21

0.09

0.30

CERO dólares TREINTA centavos

ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS

OBRA : PROYECTO DE TITULACIÓN

TOTAL COSTO DIRECTO (CD=M+N+O+P)

COSTOS INDIRECTOS: 22% CD

COSTO TOTAL DE LA PRODUCCIÓN: (CT=CD+CI)

COSTO DIRECTO POR BLOQUE : (CDB=CT/ R)

COSTO DE VENTA DEL BLOQUE : (CVB=CDB+G)

GANANCIA : (G)

93

Tabla N° 52: Análisis de precios unitario del bloque hueco de hormigón con cabuya


TÍTULO : “Estudio de las características físico-mecánicas de bloques de hormigón con fibra de cabuya”

RUBRO: Bloque Hueco de Hormigón con fibra de cabuya de 20 x 15 x 40 cm UNIDAD: U

EQUIPOS

DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA COSTO HORA RENDIMIENTO COSTO


Herramienta menor 1.00 1.50 1.50 125.000 0.01

Máquina Mezcladora 1.00 1.50 1.50 125.000 0.01

Maquina moldeadora 1.00 1.50 1.50 125.000 0.01

SUBTOTAL M 0.03

MANO DE OBRA

DESCRIPCION CANTIDAD JORNAL /HR COSTO HORA RENDIMIENTO COSTO


Albañil-Estruc.Ocup. D2 1.00 4.50 4.50 125.000 0.04

Peón-Estruc.Ocup. E2 2.00 3.85 7.70 125.000 0.06

SUBTOTAL N 0.10

MATERIALES

DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO COSTO

A B C = A x B

Cemento kg 63.75 0.182 11.58

Arena dm3 244.57 0.011 2.69

Granillo dm3 733.70 0.009 6.52

Agua lt 119.57 0.001 0.12

Cabuya tratada con parafina g 2,125.00 0.005 10.63

SUBTOTAL O 31.54

TRANSPORTE

DESCRIPCION UNIDAD DISTANCIA CANTIDAD TARIFA COSTO

U A B C = A x B

SUBTOTAL P 0.00

31.67

ESTOS PRECIOS NO INCLUYEN EL IVA 6.97

38.64

0.31

0.09

0.40

TOTAL COSTO DIRECTO (CD=M+N+O+P)

CERO dólares CUARENTA centavos

ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS

OBRA : PROYECTO DE TITULACIÓN

COSTOS INDIRECTOS: 22% CD

COSTO TOTAL DE LA PRODUCCIÓN: (CT=CD+CI)

COSTO DIRECTO POR BLOQUE : (CDB=CT/ R)

COSTO DE VENTA DEL BLOQUE : (CVB=CDB+G)

GANANCIA : (G)

94

CAPITULO VI

6. ANÁLISIS DE RESULTADOS

6.1. MATERIAS PRIMAS

6.1.1. Fibra de Cabuya

Diámetro de la fibra

Los ensayos realizados en la fibra de cabuya (género agave), permitió conocer que la

misma posee un diámetro promedio de 0,12mm, con una desviación estándar de 0,038;

presentando un diámetro máximo entre 0,15 a 0,20 mm, un diámetro mínimo de

0,04mm, una longitud promedio de 2,5m, los datos se presentan el Gráfico N° 6.

Gráfico N° 6: Diámetro de las fibras de 100 especímenes


6

19

31

27

14

2 10

5

10

15

20

25

30

35

0.04 - 0.06 0.07 - 0.09 0.10 - 0.12 0.13 - 0.15 0.16 - 0.18 0.19 - 0.21 0.23

FREC

UEN

CIA

DIÁMETRO DE LA FIBRA (mm) DE 100 ESPECÍMENES

FIBRA DE CABUYA

95

Capacidad de Absorción

La fibra estudiada presenta una capacidad de absorción de agua del 94,57% con

respecto a su peso seco. Al comparar los porcentaje de absorción de las fibras de la

familia agave, se establece que la fibra de cabuya proveniente de la parroquia Lita,

provincia de Imbabura, absorbe el 94,57% respecto a su peso seco, porcentaje que

es menor con respecto a “la lechuguilla que absorbe 98%, y mucho mayor con

relación al maguey que absorbe el 69,9%ambas cultivadas en México” (Juarez,

2002).

La fibra en mención, presenta un porcentaje de absorción de agua alto, lo cual ocasiona

problemas al momento del mezclado ya que absorbe el agua de la mezcla, alterando la

hidratación completa del cemento. Por otra parte, el agua tiende a hinchar las fibras

especialmente las de origen vegetal, y por consiguiente al secarse la fibra ésta se

contrae produciendo una pérdida de adherencia entre la fibra y la matriz.

Los resultados de absorción de agua de la fibra tratada con parafina demuestran que se

redujo el porcentaje de absorción de agua en un 58,77% respecto a la fibra sin

tratamiento, esto puede deberse a que la parafina actúa sobre la fibra como un repelente

al agua, pues es un material insoluble en agua.

Resistencia a la tracción de la fibra

Para realizar éste ensayo se tuvo inconvenientes en la colocación de la muestra de

cabuya, esto se evidenció en la falla de la muestra, la cual ocurrió en la zona donde se

ató la fibra a los tornillos de sujeción. Debió fallar en la mitad de la longitud de ensayo

o cercana a esta zona, por esta razón los datos obtenidos no concuerdan con el

comportamiento del material pues según el dato bibliográfico esta puede alcanzar hasta

305 MPa (3.111,00 kg/cm2).

96

Sin embargo el conjunto de hilos de cabuya ensayados soportaron una carga de

1.980,09N (201,91kg), que dividido para la sección transversal equivalente del

conjunto de fibras se tienen un esfuerzo a tracción de 37,42 MPa (38.157,78 kg), valor

que es mucho menor al bibliográfico, motivo por el que se recomienda para próximas

investigaciones realizar este ensayo con máquinas mucho más sensibles que la

utilizada.

6.1.2. Agregados

Los agregados utilizados para la investigación, según se detalló anteriormente

provienen de la mina SURTIPETREOS, los cuales son de uso común en las fábricas

de bloques de la ciudad de Ibarra. En el caso del árido fino se realizó el estudio

granulométrico, los resultados obtenidos, indican que la curva granulométrica de la

muestra en general está fuera de los límites recomendados (NTE INEN 696:2011), lo

que significa que no existe una distribución adecuada del tamaño de los granos.

La curva granulométrica obtenida para el agregado grueso, no está dentro de los límites

recomendados por la Norma Técnica, es decir, que tampoco cumple la condición de

bien graduado, osea no ésta constituida por partículas de todos los tamaños, así se

dificulta el llenado de los vacíos dejados por las partículas de mayor tamaño.

6.2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE BLOQUES

6.2.1. Medición de las dimensiones

Las dimensiones de los bloques de hormigón huecos fabricados con diferente

porcentaje de fibra de cabuya son similares a los bloques de hormigón sin fibra.

Cumplen con el requisito de tener una variación en sus dimensiones menor a 5 mm, así

como también de un espesor mayor a 20 mm correspondiente al tipo “C” de la

clasificación de los bloques de acuerdo a su uso.

97

6.2.2. Peso y densidad

El peso seco promedio de los bloques patrón y de la dosificación X e Y, son similares,

mientras que los bloques con dosificación Z correspondiente al 9,9% de adición de

fibras, presenta menor peso que los anteriores, como se puede apreciar en el Gráfico

N° 7.

Gráfico N° 7: Peso seco promedio de bloques fabricados .


La densidad promedio de los bloques fabricados con la dosificación patrón

1706,04kg/cm3, es ligeramente mayor a la densidad de las muestras de dosificación X

e Y que oscila alrededor de 1704,50 kg/cm3, mientras que la muestra de dosificación

Z presento una densidad de 1703,20 kg/m3, valor que es ligeramente menor en

comparación a las muestras anteriores.

Los bloques fabricados según la norma NTE INEN 638, se clasifican por su densidad

en bloque tipo mediano, puesto que la densidad obtenida durante la experimentación

está dentro del rango de 1680 kg/m3 a 2000 kg/m3, como se tiene en el Gráfico N° 8.

11,13 11,18 11,16 10,70

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

Dosif. P (0% F.C.) Dosif. X (3,3 % F.C.) Dosif. Y (6,6% F.C.) Dosif. Z (9,9% F.C.)

PES

O S

ECO

PR

OM

EDIO

(kg

)

DOSIFICACIÓN

ENSAYO A LOS 28 DÍAS

98

Gráfico N° 8: Densidad promedio de bloques fabricados.


6.2.3. Absorción de agua en bloques

Cuando la cantidad de cabuya en los bloques es alta, el porcentaje de absorción

disminuye en comparación con el bloque patrón, lo que puede deberse a que las fibras

rellenan los espacios entre los agregados del mortero, haciéndolo menos poroso.

Como se puede apreciar en el Gráfico N° 9, el valor promedio de la capacidad de

absorción de los bloques patrón es de 11,81%, la dosificación X presentan un 11,51%,

mientras que la dosificación Y e Z tienen una capacidad de absorción de agua

aproximadamente 11,48%; valores que están por debajo del porcentaje de absorción

máximo de 15% establecido en la norma NTE INEN 642.

Gráfico N° 9: Absorción de agua promedio de bloques fabricados


1706,041704,87 1704,43

1703,20

1701,00

1702,00

1703,00

1704,00

1705,00

1706,00

1707,00


DEN

SID

AD

PR

OM

EDIO

(k

g/m

3)

DOSIFICACIÓN


11,8111,51 11,46 11,48

10,00

10,50

11,00

11,50

12,00


AB

SOR

CIÓ

N P

RO

MED

IO (

%)

DOSIFICACIÓN


99

6.3. CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS

6.3.1. Resistencia a compresión en Bloques

Los resultados obtenidos en el ensayo de compresión de bloques huecos de

15x20x40cm ensayado con sus celdas en posición vertical, muestran que la fibra de

cabuya tratada con parafina mejora la resistencia a compresión a los 28días con una

adición de fibra de 3,3%, aumentando la resistencia a compresión tanto en el área neta

como en el área bruta en un 24% comparado con los bloques sin fibra, mientras que los

bloques con adición de fibra mayor al 3,3% presentan una disminución de la resistencia

a compresión de forma considerable, tal como se puede apreciar en los Gráficos N° 10

y N° 11.

Gráfico N° 10: Resistencia a compresión neta en bloques ensayados con sus celdas



4,055,02

3,70 3,57

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

Dosif. P (0% F.C.) Dosif. X (3,3% F.C.) Dosif. Y (6,6% F.C.) Dosif. Z (9,9 % F.C.)

Res

iste

nci

a a

Co

mp

resi

ón

Net

a P

rom

edio

(M

Pa)

DOSIFICACIÓN

Bloques con celdas en posición vertical

100

Gráfico N° 11: Resistencia a compresión bruta promedio en bloques ensayados con

sus celdas en posición vertical


En el ensayo de compresión de los bloques huecos de 15 x 20 x 40 cm ensayados con

sus celdas en posición horizontal, se reporta que las mezclas con adición de fibra mayor

al 3,3% producen una disminución considerable de la resistencia a la compresión en

esta posición. Mientras que los bloques de mezcla con adición de 3,3% de fibra

presentan un incremento mínimo de la resistencia a la compresión en comparación con

la muestra patrón en dicha posición, lo cual se puede observar en el Gráfico N° 12.

Gráfico N° 12: Resistencia a la compresión en bloques con celdas en posición

horizontal


2,202,76

2,10 1,88

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

Dosif. P (0% F.C.) Dosif. X (3,3% F.C.) Dosif. Y (6,6% F.C.) Dosif. Z (9,9 % F.C.)

Res

iste

nci

a a

Co

mp

resi

ón

B

ruta

Pro

med

io (

MP

a)

DOSIFICACIÓN

Bloques con celdas en posición vertical

1,83 1,85

1,34 1,23

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

Dosif. P (0% F.C.) Dosif. X (3.3% F.C.) Dosif. Y (6.6% F.C.) Dosif. Z (9.9% F.C.)

Res

iste

nci

a a

la C

om

pre

sió

n

Pro

med

io (

MP

a)

DOSIFICACIÓN

Bloques con celdas en posición horizontal

101

La resistencia a compresión de los bloques fabricados y ensayados en las posiciones

indicadas presentaron una disminución conforme se aumentó el porcentaje de fibra,

esto pudo deberse a que al tener mayor cantidad de fibra disminuye el volumen de

hormigón resistente.

Los boques elaborados con la mezcla patrón presentaron un mayor número de fisuras

y un mayor ancho de la grieta en comparación a las mezclas con fibra, como se puede

apreciar visualmente en la falla de los bloques.

6.3.2. Resistencia al fuego de bloques

En el ensayo de la resistencia al fuego, se puedo observar que tanto los bloques con

fibra de cabuya como los bloques de hormigón convencional, presentaron el mismo

comportamiento ante un incendio, demostrándose que los bloques estudiados impiden

la propagación del fuego hacia la cara no expuesta, principalmente debido a que al ser

elementos huecos , encierran en sus orificios considerable cantidad de aire , el cual es

un mal conductor de calor, lo que le otorga a los bloques la característica de ser un buen

aislante térmico.

6.3.3. Resistencia al Impacto

De los resultados obtenidos del ensayo de impacto se puede apreciar que a mayor

contenido de fibra en el hormigón, mayor será su resistencia al impacto, como se puede

apreciar en el siguiente gráfico.

102

Gráfico N° 13: Ensayo impacto a la rotura


En las probetas de hormigón elaboradas con la mezcla patrón presentan menor

resistencia a la rotura en comparación con el hormigón con adición de fibras.

Adicionalmente se observó que la resistencia a la primera fisura permanece

relativamente constante en las probetas con adición de fibras, mientras que la

resistencia a la rotura no sufre un incremento proporcional a la cantidad de fibra

adicionada, como se aprecia en el Gráfico N° 14.

Gráfico N° 14: Ensayo impacto a la primera fisura


7

30 3448

0

10

20

30

40

50

60


No

. DE

IMP

AC

TOS

A L

A

RO

TUR

A (

u)

DOSIFICACIÓN

ENSAYO DE IMPACTO

45

6 6

0

1

2

3

4

5

6

7


No

. DE

IMP

AC

TOS

A L

A 1

RA

FI

SUR

A (

u)

DOSIFICACIÓN

ENSAYO DE IMPACTO

103

6.3.4. Resistencia a flexión

La utilización de fibra de cabuya como refuerzo en el hormigón fabricado disminuyó

la resistencia a la flexión, tal como se detalla en el Grafico N° 15, ya que ninguna de

las mezclas con adición de fibras presentó mejores características que la mezcla patrón.

Los especímenes sin fibra presentaron una falla frágil, mientras que la falla de los

especímenes con fibra fue dúctil, al aparecer la primera grieta, ésta fue incrementando

su ancho durante la aplicación de la carga, generándose un solo plano de falla, en la

cual se pudo observar que las fibras fallaron por extracción y no por ruptura, lo que

sugiere que los esfuerzos no se transfirieron adecuadamente entre la fibra y la matriz,

por falta de adherencia.

Gráfico N° 15: Ensayo a las 28 días, resistencia a la flexión promedio.


6.3.5. Resistencia a Tensión Indirecta

De los resultados obtenidos en el ensayo de tensión indirecta, se puede observar en el

Gráfico N° 16, que la mezcla de hormigón con el 3,3% de adición de fibras de cabuya,

experimento un incremento de la resistencia en un 48% en relación con la mezcla

patrón.

1,561,16 0,99 0,85

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

Dosif. P (0% F.C.) Dosif. X (3,3% F.C.) Dosif. Y (6,6% F.C.) Dosif. Z (9.9% F.C.)

Res

iste

nci

a P

rom

edio

a

Flex

ión

(M

Pa)

DOSIFICACIÓN


104

Gráfico N° 16: Ensayo a las 28 días, resistencia a la tensión indirecta promedio.


En el caso de las mezclas de hormigón con adición de 6,6 y 9,9% de fibra de cabuya,

se apreció que la resistencia a la tensión disminuyó conforme se incrementa la cantidad

de fibra, lo cual pudo deberse a la falta de uniformidad en la distribución de la misma.

6.4. ANÁLISIS DE COSTOS DE PRODUCCIÓN DELOS BLOQUES

Del análisis del Grafico N° 17, se puede apreciar que el costo de fabricación de bloques

de hormigón con fibra de cabuya es mayor que el costo de fabricación de bloques de

hormigón convencional, esto se debe principalmente a que el costo de la fibra tratada

con parafina casi alcanza el costo del cemento, lo cual no es conveniente por cuanto al

sustituir el costo de la fibra por más cantidad de cemento se tendría bloques de

hormigón con mayor resistencia y mayor fragilidad.

1,171,73

1,04 0,97

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

Dosif. P (0% F.C.) Dosif. X (3,3% F.C.) Dosif. Y (6,6% F.C.) Dosif. Z (9,9% F.C.)

Res

iste

nci

a P

rom

edio

a la

Te

nsi

ón

Ind

irec

ta (

MP

a)

DOSIFICACIÓN


105

Gráfico N° 17: Comparación de costo de fabricación de los bloques fabricados.


Como se puede apreciar en el Gráfico N° 18, los bloques de hormigón con fibra de

cabuya tienen un menor rendimiento por hora de la mano de obra, en comparación con

los bloques tradicionales, esto se debe a que hay que tomar un periodo de tiempo

relativamente corto para esparcir la fibra en la mezcladora a fin de tener una mezcla de

hormigón lo más homogénea posible. El rendimiento disminuye alrededor de un 4%,

que equivale a 5 bloques menos por hora.

Gráfico N° 18: Comparación de rendimientos de producción de bloques fabricados.


26,67

38,64

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

BLOQUE TRADICIONAL BLOQUE CON 3,3% FIBRA DE CABUYACO

STO

DE

FAB

RIC

AC

IÓN

(D

OLA

RES

)

TIPO DE BLOQUE HUECO DE HORMIGÓN

Comparación de costo de fabricación

130 125

0

25

50

75

100

125

150

BLOQUE TRADICIONAL BLOQUE CON 3,3% FIBRA DE CABUYA

REN

DIM

IEN

TO

(BLO

QU

ES/H

OR

A)

TIPO DE BLOQUE HUECO DE HORMMIGÓN

Comparación de rendimientos de producción de bloques

106

CAPITULO VII

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

7.1.CONCLUSIONES

En los dos primeros objetivos se planteó investigar y analizar las características

físico- mecánicas de bloques de hormigón elaborados con una mezcla de hormigón

con diferentes porcentajes de fibra de cabuya, mediante la realización de ensayos

de laboratorio de los especímenes fabricados.

El tratamiento de la fibra de cabuya con parafina, le proporcionó una reducción

del 58.77% de su capacidad de absorción de agua con respecto a la fibra sin

tratamiento.

Al realizar el ensayo de compresión de los bloques con sus celdas en posición

vertical, se obtuvo que los bloques de hormigón con 3,3% de fibra de cabuya

de 2 cm de longitud, incrementaron su resistencia a compresión tanto neta como

bruta en un 24% aproximadamente en comparación con los bloques de

hormigón sin fibra.

Al realizar el ensayo de compresión de los bloques con sus celdas en posición

horizontal, se obtuvo que los bloques de hormigón con 3,3% de fibra de cabuya

de 2 cm de longitud, incrementaron su resistencia a compresión en un 1% en

comparación con los bloques de hormigón sin fibra.

107

El porcentaje de absorción de agua de los bloques de hormigón con fibra,

disminuye conforme se incrementa la cantidad de cabuya tratada en la mezcla.

Tanto los bloques con adición de fibra como los bloques sin fibra presentaron

un porcentaje de absorción de agua alrededor de 12% de la masa del bloque,

valor que es menor al límite de15% establecido en la norma NTE INEN 642.

Los resultados obtenidos de los ensayos, indican que la adición de fibra de

cabuya tratada en la mezcla de hormigón disminuye la resistencia a flexión de

la misma en comparación con el hormigón convencional, estableciéndose que

a mayor cantidad de fibra, mayor será la disminución de dicha resistencia.

En el ensayo de tensión indirecta por compresión diametral, se obtuvo

experimentalmente que la probeta de hormigón con 3,3% de fibra, incremento

la resistencia en un 48% en comparación con la probeta de hormigón

convencional.

Los resultados del ensayo de impacto establecen que a mayor cantidad de

cabuya, mayor es la resistencia al impacto de rotura, obteniéndose el mejor

resultado con el 9,9% de adición de fibra en el hormigón, mientas que el

incremento de la resistencia al impacto a la primera fisura es prácticamente

despreciable. Adicionalmente se puede confirmar que las probetas de

dosificación patrón tuvieron una falla frágil en la cual la pieza se rompió en dos

mitades, en cambio las probetas con fibra presentaron mayor ductilidad (baja

fragilidad), pues estas se agrietaron pero se mantuvieron siempre en una sola

pieza.

El concreto reforzado de fibras de cabuya tratada con parafina en la cantidad

adecuada es viable para elementos constructivos, como son la fabricación de

bloques de hormigón u otros elementos constructivos de espesores delgados,

sin embargo es necesario estudiar a fondo la durabilidad del concreto con fibras

ante diferentes condiciones climáticas y a lo largo del tiempo.

108

La fibra de cabuya en proporción y tamaño óptimo contribuye a la resistencia a

la compresión de los bloques de hormigón, sin embargo su distribución en la

mezcla de concreto varía enormemente en función del volumen adicionado, lo

que dificulta su uso de forma confiable.

Las probetas de hormigón fibrorreforzadas con cabuya, presentaron un menor

agrietamiento durante la ejecución de los ensayos, observándose que éstas son

de menor abertura, profundidad y longitud en comparación con las probetas

fabricadas con hormigón convencional.

Durante el ensayo de tensión indirecta por compresión diametral, se pudo

observar que la fibra de cabuya impide una falla frágil del cilindro de hormigón,

manteniendo las partes del espécimen relativamente en su posición.

En el tercer objetivo se planteó comparar el costo de elaboración del bloque

ecológico con un bloque convencional, a fin de determinar si estos son

económicamente sustentables.

Del análisis de costos, se puede establecer que los bloques de hormigón con

fibra de cabuya tienen un mayor costo de fabricación, a su vez el rendimiento

por hora de la mano de obra disminuye alrededor de un 4 %, que equivale a 5

bloques menos por hora. Es decir que el bloque de hormigón con fibra de

cabuya no es competitivo con el bloque convencional en cuanto a costo de

elaboración y venta, sin embargo hay que considerar que se estaría adquiriendo

un bloque más resistente y menos frágil.

En términos generales se puede decir que los bloques de hormigón no son

económicamente sustentables por cuanto no es económico en comparación con

los bloques convencionales existentes en el mercado de la ciudad de Ibarra , sin

embargo otorga beneficios sociales por cuanto mejoraría el bienestar

109

económico de los pequeños productores de cabuya, y medioambientales porque

ayuda a disminuir en un pequeño porcentaje el consumo de material virgen por

materiales renovables como es la cabuya, a la vez que no comprometemos los

recursos de futuras generaciones para satisfacer sus necesidades.

En el último objetivo se planteó comparar los resultados obtenidos con bloques

existentes en el mercado, a fin de determinar si cumplen con la normativa vigente

en nuestro medio local.

El hormigón convencional alcanzo una resistencia a compresión de

4,05MPa, mientras con la adición de fibra de 3,3% alcanzo una resistencia

de 5,09 MPa cumpliendo con el requisito de resistencia de bloques tipo “B”,

correspondientes a Paredes exteriores de carga, con revestimiento y Paredes

interiores de carga, con o sin revestimiento.

Los bloques con 3,3% de fibra de cabuya tratada, tuvieron un porcentaje de

absorción del 11,5% de la masa del bloque, valor que es menor al límite

máximo de 15% establecido en la norma NTE INEN 642.

110

7.2.RECOMENDACIONES

La fibra de cabuya es una buena alternativa para la disminución de fisuras en

bloques de hormigón, sin embargo, se recomienda que se continúe con

investigaciones de este material compuesto en futuros proyectos de titulación.

Al no haber muchos estudios al respecto, se recomienda realizar más ensayos

para poder establecer ciertos aspectos que escaparon al alcance de esta

investigación, como por ejemplo la caracterización química de la fibra y su

durabilidad a lo largo del tiempo en el medio alcalino de los bloques de

hormigón.

Se sugiere, el estudio de otras sustancias para tratar la fibra de cabuya natural

previo su uso en la elaboración de hormigón.

Investigar el efecto del tamaño de las fibras en la elaboración de los bloques

huecos de hormigón.

Las canteras que proveen material pétreo deberían contar con ensayos que

proporcionen información de los agregados que ofrecen al consumidor.

Para realizar el ensayo de tensión en la fibra de cabuya se recomienda buscar

una máquina que tenga la sensibilidad para fallar hilos de diámetro pequeño, a

fin de realizar más ensayos, para las siguientes investigaciones que se

desprendan de ésta, y así poder tener un ensayo representativo para hacer una

depuración de datos.

111

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CABUYA” TRABAJO DE GRADUACIÓN PREVIO A LA … · RAÚL ERNESTO PRO ZAMBRANO ... actividad que se...

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