Ciencia e ingeniería de nuevos materiales en la fabricación de ladrillos mejorados tecnológicamente

Zúñiga Suárez, Alonso (2018). Ciencia e ingeniería de nuevos materiales en la fabricación de ladrillos mejorados tecnológicamente. Thesis (Doctoral), E.T.S. Arquitectura (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.52643.

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Title: Ciencia e ingeniería de nuevos materiales en la fabricación de ladrillos mejorados tecnológicamente
Author/s:
  • Zúñiga Suárez, Alonso
Contributor/s:
  • Hernández Olivares, Francisco
  • Fernández Martínez, Francisco
Item Type: Thesis (Doctoral)
Date: 2018
Subjects:
Faculty: E.T.S. Arquitectura (UPM)
Department: Construcción y Tecnología Arquitectónica
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

El sector de la construcción es uno de los pilares de la economía del Ecuador, el mismo mueve recursos económicos, humanos y materiales, en volúmenes considerables, cuya incidencia afecta directamente al desarrollo de la sociedad. La industria de la construcción requiere de materiales que permita la fabricación de productos necesarios para la edificación de diferentes estructuras ingenieriles. El continuo desarrollo de la ciudad de Loja en el Sur de Ecuador y su demanda por vivienda y edificios para servicios, es evidente; debido a que en 1990 existían 19656 viviendas en el área urbana, para el 2010 eran 32815 viviendas, denotando un incremento del 166,95% a un ritmo del 8% de crecimiento anual; así mismo, según proyecciones para el 2018 Loja dispondría de 60738 viviendas, denotando un alto grado de crecimiento y una elevada demanda de materiales constructivos. Uno de los principales materiales para la construcción de edificaciones es el ladrillo, material que se caracteriza por su alta resistencia, durabilidad, resistencia al cambio climático entre otras. Sin embargo, la alta demanda y la falta de criterios en la elaboración de la pasta y proceso de cocción han provocado un deterioro en la calidad y presentación, observándose reducción de tamaño, irregularidades en su forma y contaminación en los materiales empleados ocasionando el no cumplimiento de los estándares de la normativa ecuatoriana. De esta manera, el presente estudio evalúa las características mecánico-estructurales del ladrillo convencional (tradicional), fabricado en la provincia de Loja en los sectores de Catamayo y Malacatos, cuyas resistencias promedio a la compresión son 4.60MPa y 4.97MPa respectivamente, clasificándolos como ladrillo HUECO TIPO F, lo que indica el no cumplimiento de la normativa. Con estos antecedentes se propone la elaboración de ladrillos mejorados a través de mezclas óptimas para los sectores de Catamayo y Malacatos y ladrillos con incorporación de materias primas alternativas como tierras diatomeas del sector de Santa Elena y lodos de relave de mina de oro del sector de Zamora Chinchipe. El proceso inició con la localización y caracterización tecnológica (color, sensación al tacto, consistencia, impurezas y peso específico), análisis granulométrico, límites de Atterberg, ensayos físico-químicos y técnicas analíticas de las materias primas empleadas. Con la aplicación del ensayo de tracción indirecta o método brasileño se obtuvo el factor de optimización (fopt), para determinar las mezclas óptimas; este análisis se realizó para cada una de las combinaciones de las pastas cerámicas, así como también, para la selección del corrector orgánico obteniendo como óptimo el aserrín en un 2%. Los resultados indican que la pasta del ladrillo fabricado entre las minas La Vega (MV1) e Indiucho (MI2) + 2% aserrín del sector Catamayo se da en una relación 50/50 cuyo fopt, fue 12,40MPa/kg. En el caso de los ladrillos elaborados con materias primas del sector de Malacatos, la combinación óptima se obtiene entre las minas Ceibopamba en un 80% y la mina Cangahua en un 20% cuyo factor de optimización (fopt) es de 47MPa/kg; clasificándolos de acuerdo a la norma como: MACIZO TIPO A o B, superando el estándar de resistencia a la compresión en 185% y 255% respectivamente. Los ladrillos elaborados con incorporación de tierras diatomeas del Sector Santa Elena (MD2) y arcilla de la Mina Ceibopamba (MCB) indica un alto factor de optimización (fopt) de 21,95MPa/kg en una relación 60/40 respectivamente, clasificándose como ladrillo MACIZO TIPO C, con un incremento de la resistencia a la compresión de 117% y disminuyendo el peso en 21% con respecto de los ladrillos artesanales. Otra de las pastas cerámicas estudiadas fue la fabricación de ladrillos utilizando relave de mina de oro, por tanto se denomina ladrillo ecológico, para su elaboración se forma un geopolímero, en una concentración de solución al 26%, 12,5M (molar), y una temperatura de curado de 120ºC; el fopt se ubicó en 6,44MPa/kg, el ladrillo ecológico se clasifica, como: TIPO A o B, superando los límites establecidos en la normativa en un 50% y contribuyendo al cuidado del medio ambiente al reutilizar los desechos de minería. Para validar los resultados mecánicos de tracción indirecta y resistencia a la compresión, se emplearon ensayos de caracterización físico-químico y técnicas analíticas, estos últimos permitieron evaluar el comportamiento del material y sus fases cristalinas por el cambio de temperatura en el proceso de cocción. ----------ABSTRACT---------- The construction sector is one of the main stay of the economy of Ecuador, which moves economic, humans and material resources in considerable volumes, whose incidence affects directly the development of society. The construction industry requires materials that allow the manufacture of products necessary for building different engineering structures. The continuous development of the Loja city in the South of Ecuador and its demand for housing and edifice, is evident; its urban growth proves in 1990 there were 19,656 houses in the urban area, for 2010 there were 32,815 houses, which means an increase of 166.95%, and a rate of 8% annual growth, according to projections the Loja city in 2018, would have 60738 houses, denoting a high growth and a highest demand for building materials. One of the main materials for the construction of buildings is the brick, material that is characterized by its high resistance, durability, resistance to climate change among others. However, the high demand and the lack of judgements in the preparation of the pasta and baking process has caused a damage in the quality and presentation such as: reduction of size, irregularities in their form, contamination in the materials used causing the non-compliance of the Ecuadorian standards. Therefore, the present study evaluates the mechanical-structural characteristics of conventional brick (traditional), manufactured in the Loja province, in the sectors of Catamayo and Malacatos, whose average compressive strength are 4.60MPa and 4.97MPa respectively, classifying them as brick HOLLOW TYPE F this indicates non-compliance of the standards. With this background we propose the elaboration of improved bricks through optimal mixtures for the Catamayo and Malacatos sectors and bricks incorporating alternative raw materials such as diatomaceous earth from the Santa Elena sector and gold mining tailings from the Zamora Chinchipe sector. The process began with the location and technological characterization (color, tactile sensation, consistency, impurities and specific weight), particle size distribution, Atterberg limits, physical-chemical tests and analytical techniques of the raw materials used. With the application of the indirect tensile strength or Brazilian Test, the optimization factor (fopt) was obtained to determine the optimal mixtures; this analysis was carried out for each of the combinations of the ceramic pastes, as well as, for the selection of the organic corrector, obtaining sawdust as an optimum by 2%. The results indicate that the pasta of brick manufactured between La Vega (MV1) and Indiucho (MI2) mines + 2% sawdust of Catamayo sector, occurs in a ratio 50/50 whose fopt was 12.40MPa/kg. In the case of bricks made with raw materials from the Malacatos sector, the optimum combination is obtained between the Ceibopamba mines in 80% and the Cangahua mine in 20% whose fopt is 47MPa/kg; classifying them according to the standard as: SOLID BRICK TYPE A or B, exceeding the standard of resistance to compression by 185% and 255% respectively. Bricks made with the incorporation of diatomaceous earth from the Santa Elena sector (MD2) and clay from the Ceibopamba mine (MCB) indicate a high optimization factor (fopt) of 21.95MPa/kg in a ratio of 60/40 respectively, it is classified as a SOLID BRICK TYPE C, with an increase in resistance to compression of 117% and a 21% reduction in weight compared to artisanal bricks. Another of the ceramic pastes studied was the elaboration of bricks using gold mine tailings therefore it is called as ecological bricks, for their preparation form a geopolymer in a concentration of a 26% solution, 12.5M (molar), and a curing temperature of 120°C; the fopt was located at 6.44MPa/kg, the ecological bricks is classified as: TYPE A or B, exceeding the norm by 50% and contributes to the care of the environment by reusing mining waste. To validate the mechanical results of indirect tensile strength and compressive strength, were used a physical-chemical test characterization and analytical techniques, the latter allowed to evaluate the structural behavior of the material and crystalline phases by the temperature change in the baking.

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Item ID: 52643
DC Identifier: http://oa.upm.es/52643/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:52643
DOI: 10.20868/UPM.thesis.52643
Deposited by: Archivo Digital UPM 2
Deposited on: 13 Nov 2018 07:42
Last Modified: 13 May 2019 22:30
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