TESIS. Ladrillo con incorporación de PEAD

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE CHILE INACAP SEDE RENCA

ELABORACIÓN DE LADRILLO CON ADICIÓN DE POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD RECICLADO.

ALEXANDRA JOCELYN CHIGUAY MÉNDEZ LUIS FELIPE SEPULVEDA CHAMBLAS

2016

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE CHILE INACAP SEDE RENCA

ELABORACIÓN DE LADRILLO CON ADICIÓN DE POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD RECICLADO.

ALEXANDRA JOCELYN CHIGUAY MÉNDEZ LUIS FELIPE SEPULVEDA CHAMBLAS

Profesor: Juan Miguel Fernández Teruel Proyecto presentado al Área Construcción de la Universidad Tecnológica de Chile INACAP Sede Renca, para optar al Título de Ingeniero Constructor y al Grado Académico de Licenciado en Ciencias de la Ingeniería en Construcción.

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DEDICATORIA Dedico esta tesis principalmente a mi madre Rosa Méndez quien ha estado en todo momento apoyándome, dándome fuerzas en este largo camino durante estos cinco años y a mi padre Andrés Chiguay quien en estos momentos está desde el cielo guiándome hacia mis metas. Dar las gracias a mis queridos hermanos juan Loyola, Gerardo Loyola y Yessenia Chiguay, quienes me dieron su apoyo en todo este largo proceso. Finalmente agradecer a mi pololo Luis Sepúlveda, quien estuvo en los momentos buenos y malos, siempre a mi lado dándome el ánimo cada día. ALEXANDRA CHIGUAY MÉNDEZ DEDICATORIA  A mi madre. Por su apoyo incondicionado en cada etapa de este proceso y en la vida, que me permitieron continuar a pesar de todas las adversidades, por sus consejos, por los valores que me ha inculcado,…. Pero principalmente por darme la vida, su amor y cariño….

 A mi padre Por ser un ejemplo de perseverancia, de constancia y responsabilidad que siempre lo ha caracterizado,  por inculcarme el sentido de la responsabilidad responsabilidad y de ser un hombre correcto, correcto, por apoyarme, creer siempre en mí y comprenderme en este proceso……

Por mi hermana. Por su apoyo durante este arduo camino, acompañándome y viéndome realizar, por compartir conmigo alegrías y fracasos, por escucharme y comprenderme en momentos difíciles,…. difíciles,….

Por Alexandra. …….amor mío….….soy un hombre afortunado porque llegaste a mi vida…. ….por estar siempre conmigo, apoyándonos mutuamente en buenos y malos momentos, por darme la

 fuerza necesaria para continuar continuar en cada instante, por entenderme entenderme y comprenderme, por ser mi polola y una excelente compañera de tesis.…

LUIS SEPÚLVEDA CHAMBLAS iii

AGRADECIMIENTOS Principalmente queremos agradecer agradecer a nuestras familias por su inmenso apoyo en los momentos difíciles y dar las gracias a la institución por darnos las herramientas necesarias para nuestro futuro. Debemos agradecer de manera especial a nuestro profesor guía, Señor Juan Miguel Fernández Teruel,  por su apoyo y capacidad capacidad para guiarnos en el desarrollo desarrollo de nuestra tesis. También También queremos expresar expresar nuestro más sincero agradecimiento al profesor Pedro Pablo Cárdenas Galindo, por su apoyo y  participación activa en el desarrollo desarrollo de esta tesis, debemos debemos destacar su disponibilidad disponibilidad y conocimiento,  por todo el apoyo muchas gracias profesor. ALEXANDRA CHIGUAY MÉNDEZ LUIS SEPÚLVEDA CHAMBLAS

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RESUMEN

En el presente informe de investigación se analizara el comportamiento de un determinado material de la construcción, cuando se le incorpora material plástico reciclado en su dosificación, con la finalidad de hacerlo amigable amigable con el medio ambiente de acuerdo a una visión que es de de carácter sustentable. El material de construcción u objeto estudio, que se analizara es una unidad de albañilería con características según normativa vigente, la cual corresponde a un ladrillo macizo artesanal con dimensiones de 28,5 x 14 x 4,5 confeccionado con cemento, agua y PEAD, cuyo problema de investigación es observar y medir la resistencia mecánica a la compresión expresada en MPa, la adherencia al cizalle, absorción, eflorescencia eflorescencia y succión cuando se le incorpora en su dosificación dosificación perlitas de PEAD. Cabe mencionar que el tipo de investigación con la cual se abordara el informe es de carácter explicativa, debido a que se cruzaran dos variables, la independiente que corresponde al % de PEAD en la dosificación, y la dependiente que corresponde a la resistencia mecánica a la compresión expresada en MPa. De acuerdo a lo anterior, para medir el comportamiento se deberá confeccionar probetas, que serán sometidas a ensayos de laboratorio a las edades de 7 y 28 días, a través de equipos que permitan medir la compresión. En lo que respecta a las probetas, estas estarán constituidas por un total de de 43 muestras. Los resultados obtenidos en los ensayos se ordenaran a través de un instrumento de estudio, en particular, una matriz de doble entrada, la cual considera y relaciona las variables de investigación mencionadas con la finalidad de poder organizar y codificar los datos. Se observaran los datos relacionados a través de gráficos como el histograma, el cual describirá una curvatura que medirá el comportamiento y permitirá analizar los resultados. Los análisis de resultados se podrán también relacionar con la hipótesis de investigación propuesta, en la cual supone para el objeto estudio un aumento de resistencia mecánica a la compresión cuando se le aumenta el % de PEAD, la finalidad es determinar si dicha hipótesis es correcta y valida.

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ABSTRACT This research report will analyze the behavior of a particular construction material when recycled plastic is incorporated in its dosage in order to make it environmentally friendly according to a vision that is sustainable. The building material or study object o bject to be analyzed is a masonry unit with characteristics according to current regulations, which corresponds to a solid brick made with 28.5 x 14 x 4.5 dimensions made of cement, water and hdpe. research problem is to observe and measure the mechanical resistance to compression expressed in mpa, adhesion to shear, absorption, efflorescence and suction when it is incorporated in its dosage hdpe pearls. It is worth mentioning that the type of research with which the report is addressed is of an explanatory nature, because two variables were crossed, the independent one corresponding to the% of hdpe in the dosage and the dependent one corresponding to the mechanical resistance to compression expressed in mpa. according to the above, in order to measure the behavior, samples must be made, which will be subjected to laboratory tests at the ages of 7 and 28 days, through equipment to measure the compression. As far as the test pieces are concerned, they will consist of a total of 43 samples. The results obtained in the tests will be ordered through a study instrument, in particular a double entry matrix, which considers and relates the research variables mentioned in order to organize and codify the data. the related data will be observed through graphs such as the frequency polygon, which will describe a curvature that will measure the behavior and analyze the results. The analysis of results can also be related to the proposed research hypothesis, in which the study object represents an increase in mechanical resistance to compression when the HDPE is increased, the purpose is to determine if this hypothesis is correct and valid.

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INDICE GENEGAL

CAPITULO I. INTRODUCCION ..................... ................................ ...................... ...................... ....................... ....................... ...................... ...................... ...................... ...................... ............. .. 12 CAPITULO II. JUSTIFICACIÓN J USTIFICACIÓN DEL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN...................... ................................ ...................... ...................... ...................... ............. .. 14 2.1 IMPORTANCIA DE LA INSTALACIÓN DEL PROYECTO. ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ................ 14 Breve descripción del problema. ...................................... .................................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ...................... ........ 14  Antecedentes de la realidad pasada y presente presente ..................... ................................... ............................ ............................ ............................. ............................ ............... 14  Antecedentes teóricos........................ teóricos..................................... ........................... ............................. ............................. ............................ ............................ ............................ ........................ .......... 16 2.2 LA IMPORTANCIA DE INVESTIGAR EL PROBLEMA ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. .................... ..... 17 Magnitud. ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ ........................ .......... 17  Trascendencia ............................ .......................................... ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ................. ... 17  Vulnerabilidad............................ .......................................... ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ................. ... 18 Factibilidad. .......................... ......................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ...................... ........ 18 CAPITULO III. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. ..................... ................................ ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... ............... .... 19 3.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA. ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. ........................... ............... 19 Focalización del espacio temporal ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................ ............... 19 Focalización del contexto............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. ........................... ............... 19 Focalización del proceso .......................... ........................................ ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ ............................ ................. ... 19 3.2 ELEMENTOS DEL PROBLEMA .......................... ........................................ ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ ............................ ................. ... 20 Hechos ........................... .......................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................. ............................ ............... 20 Explicaciones ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................. .................... ..... 20 3.3 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. .......................... ............ 21 Delimitación teórica............................ ........................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ...................... ........ 21 Delimitación del campo de la investigación............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ................ 21 Delimitación de las unidades de observación ................................ .............................................. ............................ ............................ ............................ ...................... ........ 22 3.4 IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. .......................... ............ 22 El objeto de estudio ............................ ........................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ...................... ........ 22 Definición de la/s variables independiente/s .............................. ............................................. ............................. ............................ ............................ ........................ .......... 22 Definición de la/s variables dependiente/s ............................. ........................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ................ 22 Identificación de las variables extrañas y el modo en e n que se anularan o aislaran ....................................... ......................................... 23 Formulación del problema ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. .......................... ............ 23 CAPITULO IV. OBJETIVOS DE INVESTIGACIÓN. ............................ ........................................ ....................... ...................... ...................... ...................... ...................... ........... 24 4.1 OBJETIVO GENERAL DE LA INVESTIGACIÓN ............................ ........................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ........................ .......... 24 4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ...................... ........ 24 CAPITULO V. MARCO TEORICO. ...................... ................................. ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... ....................... ....................... .................. ....... 25 5.1 ESTRATEGIA PARA ELABORAR EL MARCO TEÓRICO. ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ................ 25 5.2 MARCO TEÓRICO. ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ........................... ............. 26 El ladrillo. ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ ........................ .......... 26 Clasificación .......................... ......................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ...................... ........ 27  Propiedades del ladrillo. .......................... ........................................ ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ ............................ ................. ... 28 Fabricación del ladrillo ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ .................... ...... 29

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Fabricación artesanal del ladrillo. .................................. ................................................ ............................ ............................ ............................ ............................ ................ 29 Fabricación industrializada. .......................... ......................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ................. ... 30 Composición química del ladrillo. .......................... ......................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ................. ... 32 Cemento............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................. ........................... ............ 32 Fabricación del cemento. ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. ........................... ............... 33 Los cementos nacionales según su resistencia ........................... .......................................... ............................. ............................ ............................ ........................ .......... 35 Los cementos ce mentos que actualmente se fabrican en Chile ................................. ............................................... ............................ ............................ ........................ .......... 36 Campo de aplicación del cemento. .................................... .................................................. ............................ ............................ ............................ ............................. .................... ..... 36 Granulometría. ............................ ........................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ................ 37   Agua de Amasado ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ........................... ............. 38 Requisitos del agua de amasado ........................... .......................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ................. ... 38 Polietileno de Alta Densidad ....................................... ..................................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ........................... ............ 38 La obtención del PEAD. ........................... ......................................... ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ ............................ ................. ... 39 CLASIFICACIÓN DE LOS PLÁSTICOS. ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ........................... ............ 41 Usos del PEAD. ........................... ......................................... ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ................. ... 41 Impacto ambiental............................ ......................................... ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ ............................ ........................ .......... 41 Visión de reciclaje. ............................ .......................................... ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ ............................ ........................ .......... 42 Procesos de reciclajes. ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ .................... ...... 42 ENSAYO DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN ........................... ......................................... ............................ ............................. ............................ ..................... ........ 43 5.3 MARCO REFERENCIAL ........................... ......................................... ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ ............................ ................. ... 46 El ladrillo ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................. ........................... ............ 46 USOS DEL LADRILLOS EN CHILE .......................... ........................................ ............................ ............................ ............................ ............................. ............................ ..................... ........ 46 IMPORTANCIA EN LA ACTUALIDAD............................. ACTUALIDAD........................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ........................... ............47   Antecedentes Históricos del Polietileno de Alta Alta Densidad ........................... ......................................... ............................ ............................ ...................... ........ 48 5.4 MARCO CONCEPTUAL ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. ........................... ............... 49    

CAPITULO VI. HIPÓTESIS DE TRABAJO. .................... ............................... ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... ....................... ..................... ......... 52 6.1 CONCEPTUALIZACIÓN Y OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES .......................... ......................................... ............................. ............................ ............................ ................. ... 52 a) Relación con el planteamiento del problema problem a y el marco teórico. .......................... ......................................... ............................. ................... ..... 52 b) Las variables en la hipótesis de trabajo ....................... ..................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ...................... ........ 53 c) Técnicas disponibles ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ .................... ...... 54 6.2 FORMULACIÓN DE LA HIPÓTESIS. ........................... ......................................... ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ ........................ .......... 55 a) Tipo de hipótesis y justificación de la elección............................. .......................................... ............................ ............................. ............................. ................... ..... 55 b) Hipótesis de investigación .......................... ........................................ ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ ........................ .......... 55 CAPITULO VII. EL TIPO DE INVESTIGACIÓN SELECCIONADA. ..................... ................................ ...................... ...................... ....................... ..................... ......... 56 7.1 FUNDAMENTACIÓN DE LA ELECCIÓN DEL TIPO DE INVESTIGACIÓN ........................... ......................................... ............................ ............................ ........................ .......... 56 a) El tipo de Investigación para abordar la tesis ................ .............................. ............................ ............................ ............................. ............................. ................... ..... 56 b) Estado inicial del conocimiento al inicio de la investigación ...................................... .................................................... ............................ ................. ... 56 c) El enfoque de la investigación ................. ............................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................. ............................ ............... 56 UNDAMENTACIÓN DE LA METODOLOGÍA PROPUESTA. .......................... 7.2 FUNDAMENTACIÓN ......................................... ............................. ............................ ............................ ........................ .......... 57 a) El tipo de investigación principal. ..................................... ................................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ................. ... 57  b) Diseño de investigación ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. .......................... ............ 58 c) Etapas de la investigación .................. ................................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. ................... ..... 58

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CAPITULO VIII. LA POBLACIÓN POB LACIÓN Y LA MUESTRA. .................... ............................... ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... ................... ........ 62 8.1 CARACTERÍSTICAS DE LOS OBJETOS DE ESTUDIO ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. .................... ..... 62 8.2 DEFINICIÓN DE LA POBLACIÓN ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. .......................... ............ 62 8.3 TAMAÑO DE LA POBLACIÓN ........................... ......................................... ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ ............................ ................. ... 62 POBLACIÓN. ........................... 8.4 DELIMITACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE LA POBLACIÓN .......................................... ............................. ............................ ............................ ................. ... 63 8.5 DEFINICIÓN DE LA MUESTRA Y EL GRUPO CONTROL............................. .......................................... ............................ ............................ ............................ ........................... ............. 63 8.6 TIPO DE MUESTRA ........................... .......................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ................ 64 IX. DESCRIPCIÓN DE LOS L OS INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN R ECOLECCIÓN DE DATOS. ...................... ................................. ...................... ...................... ............. .. 65 9.1 DESCRIPCIÓN DE UN INSTRUMENTO DE RECOLECCIÓN DE DATOS. ............................ .......................................... ............................ ............................ ........................ .......... 65 9.2 CODIFICACIÓN DE DATOS ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ .................... ...... 68 9.3 CONFIABILIDAD DE EL/LOS INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN ............................ .......................................... ............................ ............................. ............................. ................... ..... 68 9.4 VALIDEZ DE EL/LOS INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN:............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ................ 69 9.5 CONDICIONES EN LAS QUE SE APLICARÁ EL INSTRUMENTO DE MEDICIÓN DE DATOS ............................ ........................................... ............................ ............... 70 CAPITULO X. DESARROLLO DE D E LA EXPERIMENTACIÓN. ........................ .................................... ....................... ...................... ...................... ...................... ............. .. 72 10.1 RECOLECCIÓN Y DISPONIBILIDAD ........................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ................. ... 72 DISPONIBILIDAD DE RECURSOS ............................ 10.1.1 Confección de moldajes. ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. ................... ..... 72 10.1.2 Recolección del PEAD. .................................... .................................................. ............................ ............................ ............................ ............................. ............................ ............... 73 10.1.3 Herramientas utilizadas necesarias para el proceso de confección del ladrillo: .................... ................................. ............. 74 10.1.4 Materiales para la confección de los ladrillos:........................... ......................................... ............................ ............................. ............................ ............... 74 10.2 PROCEDIMIENTO DE ENSAYO Y ERROR PARA ELABORACIÓN DE DOSIFICACIÓN ÓPTIMA EN LABORATORIO......................... ............................ ... 75 10.3 DESARROLLO Y APLICACIÓN DE ENSAYO ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................ ............... 77 10.3.1 Resistencia a la Compresión ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ........................... ............ 77  10.3.2 Ensayo de Adherencia a Cizalle ................... .................................. ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ................. ... 80 10.3.3 Determinación de la Succión ....................... ...................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ................. ... 82 CAPITULO XI. ANÁLISIS DE RESULTADOS. ................... .............................. ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... ................. ...... 88 11.1 ANÁLISIS DE ENSAYO A LA COMPRESIÓN. ............................ ........................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ........................ .......... 88 11.2 ANÁLISIS DE LA ADHERENCIA AL CIZALLE. ............................ ........................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ........................ .......... 90 11.3 ANÁLISIS DE SUCCIÓN. ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ...................... ........ 92 11.4 ANÁLISIS DE ABSORCIÓN. .......................... ........................................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ .................... ...... 93 11.5 ANÁLISIS DE EFLORESCENCIA. ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. .......................... ............ 95 11.5 ANÁLISIS DE COSTO ............................ .......................................... ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ ............................ ........................ .......... 96 CAPITULO XII. CONCLUSIÓN................ ........................... ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... ....................... ....................... .................. ....... 98 CAPITULO XIII. RECOMENDACIONES ..................... ................................. ....................... ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... .....................100 ..........100 BIBLIOGRAFÍA ..................... ................................ ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... ....................... ....................... ...................... ...................... ...................... ............101 .101

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INDICE DE TABLA

TABLA 1. CARACTERÍSTICAS DE LOS LADRILLOS CERÁMICOS ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ................ 27 TABLA 2 "REQUISITOS DE FORMA Y T ERMINACIÓN" ........................... .......................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ........................ .......... 28 TABLA 3 COMPUESTOS MINERALÓGICOS DEL CLINKER ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ...................... ........ 35 TABLA 4. SEGÚN LA NORMA NCH 148 OF 68 ........................... .......................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ................. ... 35 TABLA 5 "CEMENTOS COMERCIALES DE CHILE” ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................ ............... 36 TABLA 6. CORRESPONDENCIA DE TAMICES ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................ ..................... ........ 37 TABLA 7. REQUISITOS GRANULOMÉTRICOS DE LA ARENA ........................... .......................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ................. ... 37 TABLA 8. REQUISITOS PARA EL AGUA DE AMASADO ........................... .......................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ........................ .......... 38 TABLA 9. PROPIEDADES MECÁNICAS .......................... ........................................ ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ ............................ ................. ... 40 TABLA 10. CLASIFICACIÓN DE LOS PLÁSTICOS .......................... ........................................ ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. ................... ..... 41 TABLA 11 ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. .................... ..... 65 TABLA 12 ENSAYO DE ADHERENCIA A CIZALLE........................... ......................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ................. ... 66 TABLA 13 ENSAYO DE EFLORESCENCIA. ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. .......................... ............ 66 TABLA 14 ENSAYO DE SUCCIÓN. ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ...................... ........ 67 TABLA 15 ENSAYO DE ABSORCIÓN DE AGUA. .......................... ........................................ ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. ................... ..... 67 TABLA 16. RESULTADOS RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN ........................... .......................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ................. ... 79 TABLA 17. RESULTADOS ADHERENCIA AL CIZALLE ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ........................... ............ 81 TABLA 18. RESULTADOS DE SUCCIÓN ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. ........................... ............... 83 TABLA 19. RESULTADOS ABSORCIÓN DE AGUA .......................... ......................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ................. ... 85 TABLA 20. RESULTADOS DE EF LORESCENCIAS .......................... ........................................ ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. ................... ..... 87 TABLA 21. PRECIO DE LOS MATERIALES ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. .......................... ............ 96 TABLA 22. PRECIO UNITARIO DE UN LADRILLO ........................... .......................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ................. ... 96

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INDICE DE FIGURAS

FIGURA 1 . NOMENCLATURA DE LAS CARAS Y ARISTAS DE UN LADRILLO ............................ .......................................... ............................ ............................. ........................... ............ 26 FIGURA 2. DIAGRAMA ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................. .................... ..... 31 FIGURA 3. BASÍLICA DE LA MERCED .......................... ........................................ ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ ............................ ................. ... 47 FIGURA 4. ARSENALES DE GUERRA.......................... ........................................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ .................... ...... 47 FIGURA 5 CORTES DE PIEZAS CON SIERRA INDUSTRIAL. ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. .................... ..... 72 FIGURA 6. FIJACIONES DE ELEMENTOS LATERALES. ............................ ........................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ........................ .......... 72 FIGURA 7. FIJACIONES DE LAS BASES. ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. ........................... ............... 73 FIGURA 8 MOLDAJES TERMINADOS Y ANCLADOS A LA BASE. ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ........................... ............. 73 FIGURA 9 PESAJE DEL PEAD........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ........................... ............. 77 FIGURA 10 MEZCLADO DE LOS MATERIALES ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. ................... ..... 78 FIGURA 11 VIBRADO DE LAS MUESTRAS .......................... ........................................ ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. .......................... ............ 78 FIGURA 12 DESMOLDE DE LAS MUESTRAS ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................ ..................... ........ 78 FIGURA 13 ENSAYO A LA COMPRESIÓN DE LOS LADRILLOS .......................... ......................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ................. ... 79 FIGURA 14. SELECCIÓN DE LA ARENA TAMAÑO MÁXIMO 2,5 MM ........................... ......................................... ............................ ............................. ............................. ................... ..... 80 FIGURA 15. CONFECCIÓN DE MUESTRAS ........................... ......................................... ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ ........................ .......... 80 FIGURA 16. ENSAYO DE ADHERENCIA ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. ........................... ............... 81 FIGURA 17. ESTUFA DE DESECACIÓN ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. ........................... ............... 82 FIGURA 18. PESO INICIAL DE LOS LADRILLOS ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. ................... ..... 82 FIGURA 19. ENSAYO DE SUCCIÓN ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ .................... ...... 83 FIGURA 20. SECADO DE LADRILLOS EN HORNO VENTILADO ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ................ 84 FIGURA 21. MUESTRAS SUMERGIDAS ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. ........................... ............... 84 FIGURA 22. LADRILLOS EN AGUA A 25MM ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................ ..................... ........ 86 FIGURA 23. COMPARACIÓN CON LADRILLO PATRÓN .......................... ......................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ........................ .......... 86 FIGURA 24. COMPORTAMIENTO DE LA RESISTENCIA MECÁNICA A LA COMPRESIÓN ............................ .......................................... ............................ ........................ .......... 88 FIGURA 25. COMPARACIÓN DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN ........................... ......................................... ............................ ............................. ............................ ..................... ........ 89 FIGURA 26. COMPORTAMIENTO A LA ADHERENCIA ........................... .......................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ........................ .......... 90 FIGURA 27. ANÁLISIS DE ADHERENCIAS .......................... ........................................ ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. .......................... ............ 91 FIGURA 28. ANÁLISIS DE SUCCIÓN .......................... ........................................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ .................... ...... 92 FIGURA 29. ANÁLISIS DE ABSORCIÓN ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. ........................... ............... 93 FIGURA 30. ANÁLISIS DE ABSORCIÓN SEGÚN GRADO ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ...................... ........ 94

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CAPITULO I. INTRODUCCION El tema ambiental poco a poco en la actualidad ha ido ganando más importancia y esto debido a las repercusiones provocadas por el hombre hacia el medio ambiente, las cuales se han hecho notar con el pasar del tiempo. La necesidad de confeccionar materiales a base de productos reciclables permite la construcción de viviendas habitacionales o cualquier tipo de obra, prevaleciendo una visión sustentable. El objeto de estudios que se tiene en esta investigación corresponde a las unidades de albañilería y en particular todas aquellas que que tengan incorporado para su confección confección algún material reciclado, reciclado, para el caso de esta investigación dicho material corresponde a plástico PEAD en formato de perlitas. Para ampliar el horizonte de conocimientos teóricos, se recopilaran la mayor cantidad de antecedentes con la finalidad de que esta investigación se encuentre consolidada en base información demostrada, aceptable y valida, de esta manera, manera, se abordaran estudios estudios pasados asociados a materiales con adición adición de diferentes productos reciclados, como es el caso de Gerardo Gran Scheuch o también de Oscar Parnisari, los cuales confeccionaron variados tipos de ladrillos que adquieren distintas cualidades significativas como aislación acústica, acústica, térmica, absorción o poca fragilidad. Dentro de los conocimientos conocimientos que se deben deben adquirir, también se deberá abordar la normativa vigente, la cual permita regular las especificaciones especificaciones técnicas o características de ladrillos normados como es el caso de la Nch169O.f.2001, la norma NCh.167 y la norma NCh.2123. De acuerdo a lo anterior, las cualidades que pueden adquirir adquirir los ladrillos sustentables permiten tener una amplia utilidad en diferentes áreas de la construcción, desde estructurales a decorativos, lo que permitiría que este material empiece a ser utilizado masivamente y es muy posible que con el tiempo puedan llegar a buscar competitividad con los ladrillos convencionales. convencionales. Dichas cualidades y sumado a una visión sustentable hacen del ladrillo un material interesante de analizar en otros tipos de comportamientos, como es el caso de la resistencia mecánica a la compresión. Por esta razón, el problema a investigar es el comportamiento comportamiento de un ladrillo macizo sustentable de dimensiones dimensiones normadas (28,5 x 14 x 4,5), de acuerdo los ensayos solicitados en la norma NCh167. Of2001, cuando se le incorpora perlitas de PEAD en una dosificación dosificación óptima. Este tipo de investigación se posiciona en una de carácter explicativa, lo que se demuestra a través del hecho que existen variables de trabajos que se pretenden cruzar con la finalidad de medir un determinado comportamiento, una de de las variables corresponde a la independiente la cual está vinculada a el porcentaje de PEAD, agua y cemento, por otro lado, la dependiente que será la resistencia mecánica a la 12

compresión, la adherencia a cizalle, la succión, absorción y la eflorescencia a la edad de 28 días, además para la obtención de los resultados se deberán realizar necesariamente ensayos de laboratorio. Manejando los antecedentes antecedentes antes señalados, señalados, se se puede aproximar aproximar de una manera estimativa estimativa una hipótesis de trabajo más acertada con la cual se pueda ir demostrando su veracidad a lo largo del desarrollo del trabajo de investigación. La hipótesis señalada queda en dependencia de los resultados que se obtendrán al realizar estudios con ensayos posiblemente replicables sobre muestras confeccionadas, esto quiere decir, que luego del análisis de los mismos resultados obtenidos se podrá demostrar si la hipótesis propuesta es válida. En función de lo anterior, anterior, cabe mencionar que el objeto de estudio será será medido a través de equipos normados y correspondientes al ensayo que se ejecutara, con el objetivo de observar cómo se describe un determinado fenómeno que podrá ser relacionado entre las variables del grupo control como del grupo experimental. Para ordenar y organizar los resultados obtenidos del ensayo, se confeccionara un instrumento de medición de datos para esta investigación, investigación, que permitirá relacionar las variables entre entre sí, organizando y codificando los datos para su posterior análisis. Los resultados serán analizados a través de gráficos para cada ensayo, a través del cual se puedan relacionar los datos ordenados. De acuerdo a estos análisis, se describirá un determinado comportamiento, el cual servirá para demostrar las características mecánicas que puede adquirir el ladrillo sustentable, cuando se le incorpora PEAD, permitiendo o no avalar el uso de estos en elementos estructurales, como también también se podrá limitar su uso solo solo a fachada y decorativo. decorativo. Por otro lado, se relacionaran los datos obtenidos con la hipótesis de investigación y demostrar si esta correcta o no.

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CAPITULO II. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN. INVESTIGACIÓN. 2.1 Importancia de la instalación del proyecto. proyecto. Breve descripción del problema. problema . Debido a los cambios climáticos que se han ido generando estos últimos años, producto principalmente por las distintas actividades y acción del hombre, es necesario tener una nueva visión que permita minimizar este daño que sigue aumentando. De acuerdo a lo anterior, una de las industrias más contaminantes es la de construcción y uno de los productos más dañino creado por el hombre es el plástico, por lo tanto, abordando este tema con una visión de sustentabilidad se busca confeccionar un material de construcción que permita colaborar con el cuidado del medio ambiente. ambiente. Para este proyecto, el material que se busca investigar es un ladrillo sustentable, sustentable, que pueda ser utilizado para la construcción de vivienda cumpliendo al igual que el ladrillo común con la normativa vigente. Por lo tanto, el problema a investigar investigar es el comportamiento comportamiento de un ladrillo macizo macizo de dimensiones dimensiones normadas (28,5 x 14 x 4,5), de acuerdo los ensayos solicitados en la norma NCh167. Of2001, cuando se le incorpora perlitas de PEAD en una dosificación óptima. óptima.

Antecedentes de la realidad pasada y presente El ladrillo es uno de los materiales de construcción más antiguos, usado por las civilizaciones mesopotámicas, incluso 40 siglos antes de Cristo. Con el pasar del tiempo se fueron aprendiendo nuevas técnicas de confección del ladrillo que han permitido mejorar sus características y propiedades, como también formas que permitieron aumentar su versatilidad, alternativas técnicas y economía en la construcción. Sumergiéndose más en la historia del ladrillo, “se sabe que el L evante en la edad del paleolítico ya usaban los ladrillos, era el año del 9,000 antes de Cristo. En la antigua Babilonia utilizaban ya ladrillos ladrillos y se adentraron en alguna medida a la decoración de los mismos. Fue la arcilla el primer elemento utilizado para hacer ladrillos, conocidos hasta hoy como adobes." (el or igen de los ladrillos, 2016) Considerando lo antiguo que es el ladrillo, cabe mencionar que a medida que las civilizaciones avanzaban, el ladrillo también lo hacía, por lo que las construcciones también se hicieron cada vez más complejas, como el caso de “La Gran Muralla china, Santa Sofía, la cúpula de la catedral de Florencia, los dos mil

templos de Pagán en Birmania (intactos desde hace 900 años) o el edificio Chrysler en Nueva York son sólo algunos ejemplos de edificaciones realizadas con ladrillo. Distintas culturas de distintas épocas, en 14

distintas localizaciones geográficas han optado por utilizar el ladrillo como base de algunas de sus más bellas obras arquitectónicas.” (origen y tradición del ladrillo, 2016)

Actualmente arquitectos y diseñadores consideran que el ladrillo es m uy utilizado para la construcción de viviendas y obras civiles, tanto por su fiabilidad como su estética particular. Por otro lado, el plástico en particular el PEAD también tuvo su historia “ cuando John Wesley Hyatt leyó

un cartel anunciando un premio de 10.000 dólares, (mucho dinero por aquel entonces) para quien desarrollase un material capaz de sustituir al marfil que se usaba para las bolas de billar y que cada vez era más escaso. Así, consiguió crear un plástico al que llamó celuloide, pero nunca consiguió ganar el premio porque las bolas de billar fabricadas con este nuevo material tenían la tendencia a explotar al ser golpeadas. POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD: siglas PEAD (HDPE en inglés) y número de identificación 2”.

(red de escuelas por el reciclaje, 2016) Antiguamente, el hombre ya usaba resinas naturales como por ejemplo la laca o el ámbar para la fabricación de diferentes productos, que permitían aplicaciones similares a lo que son ahora el plástico. Pero desde la invención del plástico por Wesley Hyatt a las distintas derivaciones del mismo, este material se ha vuelto imprescindible para innumerable aplicaciones en la vida del hombre. Por desgracia, el plástico es un material que actualmente como desecho es contaminante, al no ser biodegradable se acumulan altas cantidades en los diferentes ecosistemas, como por ejemplo, en el mar, donde amenaza con la destrucción de diferentes tipos de vida debido al envenenamiento por digerirse. De acuerdo a lo anterior, la contaminación ambiental, es un tema que en la actualidad se hace notar, con el cambio climatológico que se ha vivido estos días, donde cabe mencionar que “e l año 2016 puede ser el el más caluroso que se haya registrado hasta ahora”

(estudio METT OFFICE, 2015), por lo tanto, es

importante fomentar una visión más amigable con el medio ambiente, a través del uso de edificaciones sustentables.

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Antecedentes teóricos. teóricos. Se tienen como antecedentes, experimentos anteriores de ladrillo con plástico triturado como es el caso de “El proyecto de Gerardo Gran Scheuch (25), estudiante de Ingeniería en Construcción de la Facultad de

Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad Central” (ladrillos de plástico, 2012). De los cuales, a grandes rasgos, se puede tener como idea que estos ladrillos ladrillos serán más livianos y que son menos frágiles que los convencionales. Por el lado medio ambiental, además de aprovechar los desechos plásticos, estos tipos de ladrillos no requieren del proceso de cocción para su fabricación, por lo que son más amigables con el medio ambiente. Para la investigación del problema, es necesario profundizar en normativa vigente sobre albañilería, con la finalidad de determinar el grupo patrón según lo especifica la norma y lograr una comparación real con las probetas experimentales. En primera instancia la documentación documentación para averiguar el tipo de ladrillo que se diseñara diseñara se debe buscar en la norma NCh 169.Of.2001 Ladrillos cerámicos Clasificación y requisitos, donde se estipula la clasificación de los ladrillos por clase, por grado y uso. De lo anterior, el ladrillo del grupo control corresponde a un fiscal, por lo tanto, es necesario indagar con más detalle en la norma NCh. 2123 Of 1997, particularmente el anexo B, donde especifica los requisitos del ladrillo fiscal, como lo son, la resistencia a la compresión mínima, adherencia a cizalle y absorción. Además, para que la probeta a ensayar cumpla con las dimensiones normadas se recurrirá a la norma NCh 168.Of2001 Ladrillos cerámicos Verificación dimensional y geométrica, la NCh167.OF2001 ladrillos cerámicos especifica todos los ensayos a realizar en la investigación del ladrillo. También, se investigó en el Manual del Albañil de Ladrillos Cerámicos ICH (Instituto del Cemento y Hormigones de Chile), con la finalidad de abordar el problema desde el punto de vista de la albañilería, con métodos de trabajos, técnicas y usos que le son útiles a un albañil para su trabajo a diario. El ladrillo sustentable se realizara de cemento y PEAD, por lo tanto, también se recurrirá a normativa de hormigones como lo son NCh 170 Of. 2013 requisitos generales, NCh 152 Of. 1971 para el fraguado de las probetas. Referente al PEAD, se tiene a grandes rasgos que esta “Elaborado a partir del etano, uno de los componentes del gas natural. Muy versátil. Se le puede transformar por inyección, soplado, extrusión o

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retomoldeo. Aquí se obtienen envases para detergentes, aceites para automóviles, shampoo, gaseosas y cervezas, tuberías para telefonía, minería y uso sanitario, entro otros.” (Roca Girón, 2005).

Este polímero se caracteriza por: Excelente resistencia térmica y química, muy buena resistencia al impacto, es sólido, incoloro, translúcido, casi opaco, es flexible, aún a bajas temperaturas, es tenaz. Las especificaciones especificaciones y características del producto producto se obtienen a partir de los catálogos y guías de de los proveedores del PEAD como lo son GREENDPLAST, los cuales, lo trabajan con una gran variedad de formas y tamaños.

2.2 La importancia de investigar el problema Magnitud. Magnitud. Se puede tener una visión globalizada del tema. Basta tan solo con ver que gran parte de las casas de material solido que hay en Chile es de algún tipo de ladrillo. Bajo esta premisa se puede observar que según el censo del 2012 “La Región Metropolitana llegó a poco más de 2 millones de viviendas, lo que

significa que dobló la cantidad de viviendas en 30 años. En 1982, Chile registraba 947 mil unidades en la capital”. Por lo tanto, la industria de la construcción seguirá creciendo y nece sitando materiales para ello,

por lo cual, el ladrillo es uno de los materiales más utilizado para la confección de viviendas. Tomando el mismo caso del Censo, si solo se tomara t omara de una manera arbitraria que 25% de las casas encuestadas es de ladrillo, se tiene un total de 500.000 casas aprox., a su vez si estas casas se consideran con un tamaño promedio de vivienda básica 56m² (8x7m), de la cual se consideran muros de 2,2m de alto, se tiene aprox. 68m² de ladrillo para cada casa, esto da un total de 34.000.000m² de ladrillo utilizado, sin contar obras civiles o viviendas de mayor m ayor dimensiones.

Trascendencia Es importante poder tomar conciencia de la situación ambiental que se vive en la actualidad, si bien el problema de investigación está más bien asociada al segmento de la construcción, el hecho de que se busque crear un material de construcción sustentable hace que este problema también tenga una transcendencia más bien globalizada, donde se puedan aprovechar desechos plásticos contaminantes para la creación de nuevos productos útiles para diferentes actividades del hombre. De acuerdo a lo anterior, la elaboración de un ladrillo sustentable que logre características similares a las de uno convencional, permitirá la creación de construcciones amigables con el medio ambiente, con este cambio, se verá influenciada la industria de la construcción y en particular la albañilería.

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Vulnerabilidad Es posible que existan muchos cambios de temperatura entre cada día debido al clima, pudiendo alterar los resultados finales debido a falta o exceso de agua en el curado, esto generaría que no se puedan relacionar los resultados de las probetas ensayadas a los 7 días con las que se ensayen a los 28 días, para el caso del ensayo de la resistencia mecánica mecánica a la compresión. El uso de los equipos queda condicionado a la demanda de los alumnos, el problema se genera en la espera entre los demás días de cada ensayo, otros alumnos ocuparan el equipo generando por consecuencia una posible descalibración de este mismo. Si se produce esto, los valores entre cada día de ensayo no tendrán relación entre sí. Desde el punto de vista de la obtención del PEAD, las empresas analizadas venden solo al por mayor, es decir desde 1100 kilos, es muy posible que no accedan a vender menos cantidad y que no se encuentren otras empresas dedicadas al reciclaje del plástico. Cabe destacar, que existe la posibilidad que el ladrillo no alcance la resistencia mínima especificada por norma, por lo tanto, el experimento pierde importancia desde el punto de vista de la construcción.

Factibilidad. Factibilidad. Es posible ya que se cuenta con empresas a nivel nacional que proveen de material reciclado en distintos formatos, triturado, perlitas o en hojuelas, se utilizara además para la confección del ladrillo, el cemento, un material abundante en el mercado de la construcción. Por otro lado, las probetas se realizarán con moldes hechos de terciado estructural confeccionados en laboratorio considerando la cantidad necesaria para el estudio del problema. En lo que respecta a conocimiento teórico, se cuenta con todas las normas necesarias para llevar a cabo la investigación, además de información disponible a través de libros en la biblioteca de la sede como también en internet. Los equipos y máquinas que se encuentran en el taller de laboratorio son los suficientes para realizar los ensayos necesarios para medir las variables que se establecen en el problema de investigación. El tiempo con el que se cuenta es acotado, pero a la vez suficiente para abordar esta investigación, considerando tiempo para buscar información, para ensayar, observar, medir y evaluar.

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CAPITULO III. PLANTEAMIENTO PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA PROBLEMA.. 3.1 Descripción del problema. problema. Focalización del espacio temporal El calentamiento global está latente hoy en día con cada uno de los efectos climatológicos que afectan al mundo actual, Chile no está inmune inmune a esto, como ejemplo se tiene que “Santiago está demasiado cerca

de la cordillera. Tan cerca como para que los glaciares reciban el efecto de la contaminación por material actualmente está generando generando particulado que desprende sin pausa la gran ciudad” (Aravena, 2016) lo que actualmente el derretimiento acelerado de los glaciales. En función de lo anterior, actualmente se vive en un país con altos índices de contaminación debido a diferentes actividades del hombre, una de ellas es la industria de la construcción, la cual en su desarrollo es responsable de altas cantidades de polución en el ambiente. Por otro lado, el plástico es un desecho altamente contaminante debido a que no es biodegradable y se convierte en un gran problema cuando se presenta en altas cantidades. Por estas causas es necesario la elaboración de productos sustentables a partir de desechos no biodegradable en particular para el posterior uso de la industria de la construcción.

Focalización del contexto El problema se focaliza en ciudades contaminadas como Santiago, donde se busque diseñar construcciones amigables con el medio ambiente a partir de materiales sustentables. Como este material es un ladrillo macizo, el entorno se encuentra directamente en la albañilería, es decir, en la confección de muros estructurales de construcciones para viviendas promedio, tabiques, exteriores como revestimientos de fachada, restauraciones, obras civiles como jardineras, asientos, peldaños, etc. Este ladrillo sustentable busca tener la misma versatilidad de usos que un ladrillo convencional.

Focalización del proceso Para la confección del ladrillo sustentable es necesario cemento, cemento, agua y el PEAD que se obtiene en fábricas de reciclaje de plástico como lo es GREENDPLAST. Estos componentes serán mezclados mezclados y depositados en moldes con medidas normadas. Para la elaboración, se deberá ensayar diferentes ladrillos con distintas dosificaciones, para buscar la óptima desde el punto de vista de la economía, sustentabilidad sustentabilidad y resistencia mecánica a la compresión. Desde el punto de vista de procesos constructivos propiamente tales, estos ladrillos se pueden trabajar de la misma forma que un ladrillo convencional, construyendo muros con la misma configuración de formas 19

como el de soga, tizón o de cabeza, pandereta o panderete, como también de sardinel y también con el mismo manejo de técnicas para el albañil con la única diferencia que el ladrillo sustentable es más liviano y también menos frágil. Lo principal recae en que se está logrando reutilizar desechos contaminantes para la confección de un material constructivo sin que se pierda las características y propiedades del material convencional, pudiendo insertarlo en las actividades del hombre.

3.2 Elementos del problema Hechos La actividad de la construcción es una de las industrias más contaminantes a nivel mundial, por lo que poco a poco se están implementando mecanismos normativos y técnicos que permiten controlar los daños. Bajo esta premisa, la posibilidad de elaborar un ladrillo macizo sustentable se podrá tomar como uno más de los mecanismos que colaboran con controlar los daños causados por la contaminación. Desde el punto de vista del ahorro energético, el ladrillo ladrillo con adición de PEAD PEAD permite una mayor economía energética ya que le confiere a la vivienda v ivienda una mayor aislación térmica. Al momento de trabajar con el ladrillo con adición de PEAD para alguna obra de construcción, este es más flexible, trabajable y menos frágil. Por lo que ante caídas e impactos no se romperá o fisurara con facilidad, esto permite que existan menos perdidas de material. Explicaciones Debido a que el ladrillo está constituido en su dosificación por desechos plásticos plásticos PEAD, este se convierte en un material sustentable, sacando del ecosistema la contaminación plástica. Al reemplazar el ladrillo convencional por el ladrillo sustentable, se tiene una gran cantidad de este ladrillo para usos constructivos por lo que aumenta la cantidad de desechos que son reutilizados y por consiguiente limpiando el ambiente. Por otro lado, el ladrillo con PEAD adquiere como característica característica una mayor aislación térmica, esto debido debido a que el plástico tiene una alta resistencia térmica, permitiéndole al ladrillo ser una barrera entre dos medios, impidiendo que el calor se traspase al exterior. Además de la aislación térmica, el ladrillo con adición de PEAD, se vuelve más flexible y menos frágil, esto debido a las características que le confiere el plástico incorporado en su dosificación. El plástico hace que el ladrillo tenga una mayor resistencia a la rotura debido al módulo de elasticidad. 20

3.3 Formulación del problema Delimitación teórica De acuerdo a estudios ya realizados como el caso de Gerardo Gran Scheuch, estudiante de Ingeniería en Construcción de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad Central, que realizó un ladrillo con plástico triturado se llegó a la conclusión de la eficiencia eficiencia de un ladrillo sustentable. Por lo tanto, es posible abordar estudios similares con diferentes tipos de materiales m ateriales reciclados. En el caso de los estudios realizados por Oscar Parnisari de la Universidad Nacional de San Luis, menciona que los ladrillos sustentables que él ha diseñado tienen t ienen una alta resistencia mecánica que soporta cargas con valores medios de 210 kg. /cm².; el ladrillo común alcanza sólo el 42 % de la misma dado que resiste entre 60 y 90 kg. Por centímetro cuadrado. De acuerdo a lo anterior, son investigaciones que pueden servir como guía teórica para abordar la investigación. Ambas investigaciones consideran ladrillos con algún tipo de material reciclado, que si bien son diferentes al PEAD, pueden servir para familiarizarse con el proceso y la preparación del ladrillo sustentable. Desde el punto de vista de las formas y las dimensiones, las investigaciones ya mencionadas consideran que los ladrillos sustentables pueden tener variadas formas y dimensiones de acuerdo a lo que se solicite. Por lo tanto, para el caso de esta investigación se considera una dimensión normalizada del ladrillo macizo hecho en chile, de manera que se pueda comparar con el ladrillo común. Por otra parte, las delimitaciones también estarán condicionadas por las normas chilenas de albañilería, de las cuales menciona características y cualidades de los ladrillos y a su vez la forma de realizar los ensayos principalmente a la compresión.

Delimitación del campo de la investigación Se estudiará el ladrillo sustentable, el cual tendrá dimensiones y forma igual a la del ladrillo macizo, pero estará compuesto por cemento, agua y perlitas de PEAD. De esta población a estudiar, se tomaran muestras en donde se le incorporarán diferentes porcentajes de PEAD para medir su resistencia a la compresión y determinar la dosificación más adecuada, la cual quedara condicionada de acuerdo a diferentes factores como la economía, sustentabilidad y resistencia mecánica a la compresión mínima requerida. Esta investigación investigación tiene la finalidad de poder poder elaborar un ladrillo sustentable que que pueda ser comparable y competir con el ladrillo común. 21

Delimitación de las unidades de observación Se debe iniciar con ensayos de compresión a los 7 días a una serie de mezclas con distintas dosificaciones dosificaciones con la finalidad de obtener la óptima, para ello se contará con un mínimo de 6 muestras y el límite máximo queda condicionado al comportamiento que se valla reflejando en las dosificaciones. dosificaciones. En función de lo anterior, obtenida la dosificación óptima, según la NCh167, se debe contar con 6 probetas sólo para el ensayó a la compresión. Para el ensayo de absorción se debe contar con 6 probetas. En lo que respecta al ensayo del cizalle se deberá contar con un total de 18 ladrillos ya que cada muestra a ensayar está constituida por 3 ladrillos pegados por un mortero normado. Para el ensayo de la eflorescencia se deberá contar con 7 muestras. En el ensayo de succión se necesitan 6 muestras. De acuerdo a lo anterior, se deberá contar con un total de 43 probetas solo para cumplir con los ensayos exigidos por la norma y además se debe contar con un rango mínimo de 6 probetas más, para la determinación de la dosificación óptima. 3.4 Identificación de Variables El objeto de estudio Corresponde a la unidad de de ladrillo, en particular, un ladrillo sustentable sustentable y macizo, confeccionado confeccionado con hormigón y con incorporación de material reciclado de perlitas PEAD. Al cual se medirá la resistencia mecánica a la compresión de acuerdo a distintas dosificaciones que se realizarán, con la finalidad de buscar la dosificación óptima en función de economía, sustentabilidad y resistencia. En función de lo anterior, se deberá medir el comportamiento del ladrillo frente a los ensayos exigidos en la NCh.167.

Definición de la/s variables independiente/s La variable que se pretende manipular para el estudio del problema de investigación es el porcentaje de PEAD, cemento y agua que se adicionarán para la confección de la dosificación óptima que permitirá la elaboración del ladrillo macizo.

Definición de la/s variables dependiente/s Las variables que se pretenden medir: 

La Resistencia mecánica a la compresión del ladrillo macizo expresada en MPa, la cual estará condicionada a la cantidad de PEAD que se le incorporará para la obtención de la dosificación óptima.



Los ensayos exigidos en la norma NCh.167, los cuales son: resistencia a la compresión, adherencia a cizalle, absorción, absorción, eflorescencia eflorescencia y succión. 22

Identificación de las variables extrañas y el modo en que se anularan o aislaran La variación de temperatura en el curado debido a los cambios climatológicos climatológicos del día a día podría afectar en las mediciones. Se anulará esta variable confeccionando confeccionando todas las probetas de un determinado ensayo el mismo día y a su vez, utilizando una membrana de curado de similares características para todas las probetas. Por otro lado, se procurará que la piscina en donde se dejaran curando los ladrillos mantenga siempre la misma temperatura normada. La variación de resistencia que podría verse afectada debido a diferentes tipos de cementos. Se anulará esta variable realizando la dosificación con el mismo tipo de cemento para cada una de las muestras. De igual manera, el PEAD a utilizar será siempre el mismo, mismo, con sus mismas características geométricas, geométricas, dimensionales y densidad. Formulación del problema El problema de investigación consiste consiste en la elaboración elaboración de un ladrillo macizo macizo sustentable, para medir medir y observar su comportamiento frente a los ensayos de la norma NCh.167.Of.2001, cuando se le incorpora perlitas de PEAD en su dosificación.

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CAPITULO IV. OBJETIVOS DE INVESTIGACIÓN INVESTIGACIÓN. 4.1 Objetivo General de la Investigación Investigación 

Determinar el comportamiento de un ladrillo macizo sustentable cuando se le incorpora PEAD en su dosificación, de acuerdo a los ensayos de la norma NCh167

4.2 Objetivos Específicos 

Investigar teoría disponible sobre ladrillos sustentables.



Analizar información necesaria necesaria para abordar el problema de investigación. investigación.



Diseñar metodología de investigación de la tesis.



Seleccionar dosificación adecuada para la experimentación.



Ensayar probetas para la experimentación.



Analizar los comportamientos y regularidades de las variables seleccionadas.



Analizar los resultados y elaborar informe escrito de los resultados.

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CAPITULO V. MARCO TEORICO. TEORICO. 5.1 Estrategia para elaborar el marco teórico. teórico. Teniendo presente el objeto estudio, fue necesario la recolección de los antecedentes asociados a investigaciones pasadas que abordan temas similares con la finalidad de familiarizarse con el problema de investigación y a su vez evitar posibles falencias que se pudieran generar y también revisar posibles técnicas de experimentación para poder implementarlas si es conveniente. Con una visión amplia del tema se realizó una búsqueda exhaustiva de la información necesaria para la investigación del problema. De lo anterior, cabe mencionar que se buscó información sobre unidades de albañilería , como antecedentes históricos a nivel mundial m undial y nacional, usos y evolución del material como tal, tipos de ladrillos, clasificaciones, dimensiones, características, propiedades, diseños, ensayos, todo esto como principal fuentes las normas chilenas, manual del albañil e investigaciones investigaciones del ladrillo común. Debido a que el ladrillo macizo sustentable que se elaborara está constituido por cemento, agua y perlitas de PEAD, fue necesario también informarse de estos materiales a través de las normas chilenas, manuales, guías y catálogos para poder delimitar y comenzar a hilar aún más fino, centrarse más en el problema, filtrando la información que se necesita. Por otro lado, fue necesario considerar el tema medio ambiental, el cual permite agregarle valor y justificar esta investigación, las principales fuentes fueron diarios y revistas con noticia de contingencia referente principalmente a construcciones sustentables a nivel mundial. La información obtenida tanto por fuentes primarias como secundarias son de hechos evidenciados empíricamente como también de conjuntos de teorías que entregan variables muy significativas para el desarrollo de la hipótesis y abordar correctamente el camino de la investigación, ya que estas explican y describen situaciones o condiciones que se podrían generar de manera similar en el problema de investigación, con ello se puede tener una predicción más asertiva de lo que podría suceder. Toda esta información fue clasificada, organizada y separada en fichas para asignarles un orden coherente y lógico. La estructura del marco teórico se construyó bajo la premisa de una teoría sustentada de que los ladrillos con adición de un material reciclado r eciclado si se pueden elaborar y tiene características muy satisfactorias en lo que respecta a aislación y cumplimiento de solicitaciones mecánicas, mecánicas, por otro lado se toman otras teorías tanto que avalan la anterior o que la contradicen, pero siempre dejando la primera como columna vertebral del marco teórico.

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De acuerdo a lo anterior, las fichas se ordenaron en primera instancia definiendo el ladrillo en sí, los demás elementos, vale decir, cemento, agua, PEAD y finalmente el reciclaje como tal, en conjunto con visiones y teorías de sustentabilidad.

5.2

marco teórico. teórico.

El ladrillo. ladrillo. A grandes rasgos, el ladrillo es un material que se utiliza en la industria de la construcción desde la antigüedad, el cual tiene forma prismática con dimensiones que varían según el uso que se quiera dar, está elaborado principalmente de arcilla cocida. Este material es una de las alternativas más utilizadas debido a su fácil trabajabilidad ya que se elabora con dimensiones que permita permita ser tomado y colocado con una mano por parte del operario. Es utilizado en la albañilería para la confección de diversos elementos constructivos por ejemplo, para las fachadas, muros, decoración, también para hornos, tabiques, obras civiles, etc. Desde el punto de vista de la geometría, es un elemento rectangular, en donde las dimensiones tienen los siguientes nombres, de mayor a menor soga, tizón y grueso. Sus caras también reciben nombres, tabla, canto y testa. La siguiente imagen se muestra un ladrillo tipo con el nombre de sus nomenclaturas correspondientes:

Figura 1 . Nomenclatura de las caras y aristas de un ladrillo Fuente: (wikipedia, 2011) En lo que respecta a colores, estos quedan condicionados por el tipo de arcilla que se utiliza para la elaboración del ladrillo, temperatura de cocción o materiales mineralógicos que se adicionan. Aun así, el color más frecuente es el rojizo. Por otro lado, la textura tiene relación con la forma y tipo de molde a utilizar en la fabricación.

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Clasificación En lo que respecta a la clasificación de ladrillos, la norma NCh 169 Of.2001 la establece según grado, clase y uso. En donde las primeras dos quedan condicionadas por las propiedades físicas y mecánicas.

A. “Clasificación por clase: -

Ladrillo macizo hecho a máquina (MqM): unidades macizas sin perforaciones ni huecos.

-

Ladrillo perforado hecho a máquina (MqP): unidades que poseen perforaciones y huecos, regularmente distribuidos, cuyo volumen es inferior a 50% del volumen bruto o total.

-

Ladrillo hueco hecho a máquina (MqH): unidades que poseen huecos y perforaciones, regularmente distribuidos, cuyo volumen es mayor o igual a 50% del volumen bruto o total.” (NCh169, 2001)

Cabe mencionar que el ladrillo que se busca diseñar en la investigación es un ladrillo macizo de dimensiones estandarizadas. estandarizadas. El cual generalmente en este país no se realiza de manera industrializada.

B. Clasificación por grados. Esta clasificación queda en dependencia de la resistencia mecánica a la compresión, la adherencia y la absorción del ladrillo. Por lo cual se muestran la TABLA1 la TABLA1,, extraída de la norma NCh 169 Of.2001.

Tabla 1. Características de los ladrillos cerámicos Fuente: (NCh 169 Of.2001, 2016)

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Por otra parte la tabla hace mención de los ladrillos cerámicos artesanales. A lo cual, la información se encuentra en la norma NCh 2123. Anexo B, donde se menciona menciona que la resistencia a la compresión compresión mínima de un ladrillo cerámico artesanal es de 4,0 MPa. C. Clasificación por uso. Esta clasificación establece ladrillo cara vista (V), el cual no es revestido con ningún tipo de material, por otro lado, está el ladrillos para ser revestido (NV), el cual va revestido con algún tipo de material. Cabe mencionar, que esta clasificación queda condicionada condicionada a lo que respecta a terminaciones, ósea fisuras superficiales que puede presentar el ladrillo en alguna de las caras que quedaran expuestas, desconchamientos, desconchamientos, eflorescencia y tolerancias.

Tabla 2 "Requisitos de forma y terminación" Fuente: (NCh 169 Of.2001. página 7, 2016)

Propiedades del ladrillo. Existen propiedades de importancia en el ladrillo para la industria de la construcción, las cuales condicionan los diferentes usos que se le pueda dar ya sean estructurales como albañilería armada o confinada, como también decorativo en interiores como en exteriores. Cabe mencionar que estas propiedades también asocian el concepto de calidad del producto frente a los usos que se le pretenda dar y también que sirvan para generar cuadros comparativos frente a los distintos tipos de ladrillos. 28

“Relacionadas con la resistencia estructural: 

Resistencia a la compresión: Propiedad mecánica que le permite al ladrillo soportar a compresión.



Variabilidad dimensional con relación a la unidad nominal, o mejor con relación a la unidad promedio y, principalmente, la variabilidad de la altura de la unidad.



Alabeos, medidos como concavidades o convexidades en las superficies de asiento.



Succión o velocidad inicial de absorción en la cara de asiento.

Relacionadas con la durabilidad: 

Absorción: Propiedad física que hace referencia a la capacidad de retener una sustancia (agua) en estado líquido.



Resistencia a la congelación: Capacidad de los ladrillos de soportar bajas temperaturas sin perder sus propiedades ni sufrir fracturas.



Resistencia al fuego: Propiedad física de los ladrillos que consiste en soportar altas temperaturas sin sufrir daños.



Aislamiento térmico: Propiedad física que no permite la transferencia de calor, ya que tiene una baja conductividad térmica.” (lescano, 2014)

Fabricación del ladrillo Desde el punto de vista de la fabricación, en la antigüedad la elaboración de los ladrillos era bastante distinta a la que conocemos hoy en día, debido principalmente a que se utilizaban animales para los trabajos más pesados, en cambio hoy en día, se usa maquinaria que logra realizar ladrillos más estandarizados que cumplen con ciertas características y exigencias normadas. En función de lo anterior, la gran diferencia del antes y el después del ladrillo está en cómo se fabrican. En lo que respecta a la elaboración del ladrillo existen dos tipos de fabricación, la fabricación artesanal del ladrillo y la fabricación mecanizada. Vale decir, ambas con un alto grado de aporte en contaminación ambiental debido principalmente a la cocción del ladrillo. Fabricación artesanal del ladrillo. A continuación se detalla cómo se realizaba la preparación de un ladrillo ladrillo artesanal: 

“Preparación del fango

Se mezclan las materias primas: tierra y aserrín por medio de una rueda, con el agregado de agua hasta formar un fango homogéneo (antiguamente se utilizaban caballos para realizar la mezcla). 29

Moldeado de los adobes (ladrillos sin cocción) Luego de que el fango está listo, los operarios lo buscan en carretillas y lo trasladan a las canchas de tierra para ser moldeados los adobes. Por medio de sus manos llenan los moldes que les darán forma según los diferentes tipos y tamaños de ladrillos. Secado de lo adobes Se debe esperar hasta que los adobes se puedan manipular y es ahí cuando se los colocan en tarimbas para su posterior secado (esto depende de las condiciones climáticas, que aceleran o retrasan este proceso). Preparación del Horno Una vez que los adobes están completamente secos (sin contenido de humedad), se procede al armado del horno (apilado de los adobes para su cocción). El horno se comienza a levantar en terrenos llanos y firmes con los propios adobes hasta llegar a una altura de aproximadamente 4 m. Lo primero que se arma son los túneles t úneles en los cuales se coloca leña que es el combustible primario que va a dar las calorías necesarias para el encendido del carbón mineral. El carbón mineral se agrega a cada fila de adobes en el armado del horno y es el que una vez encendido, hará las veces de combustible para que el fuego se eleve hasta cocinar todos los ladrillos. Cocción de los ladrillos Una vez terminado de armar el horno (adquiere forma de un trapecio), se debe esperar a que sople el viento para ser prendido. Luego se alimentan los túneles con leña durante 12 horas, tiempo en el cual enciende el carbón mineral que se encuentra en las primeras filas de adobes. Por último se tapan los túneles, que el proceso continuo por sí solo. Este proceso dura aproximadamente 7 días hasta que el fuego alcanza la parte superior del horno y es ahí cuando se terminan de cocinar los ladrillos.” (artesanales, 2009).Del punto de vista técnico, vale decir que las dimensiones de estos ladrillos

tienen más rango de tolerancia y su uso no es estructural debido a que no tiene un riguroso control de calidad, por lo que como exigencia mínima se exige que cumplan una resistencia mecánica a la compresión mínima de 4Mpa, lo cual lo limita a usos más bien domésticos, de cierres (como panderas), tabiques o estéticos. Fabricación industrializada. industrializada. En lo que respecta a la fabricación, existe también un método industrializado, en donde se utilizan 

maquinarias y grandes hornos de cocción para la confección de los ladrillos en una cadena de producción. 30

“El proceso de producción del ladrillo comprende varios pasos:

I.

Maduración: la arcilla debe ser sometida a ciertos tratamientos antes de emplearla para la fabricación del ladrillo, para obtener la consistencia y uniformidad, necesarias.

II.

Tratamiento previó: de la arcilla, para purificar y refinar la materia prima.

III.

Depósito: de la materia prima procesada, para que la materia prima acabe de homogeneizarse.

IV.

Humidificación: es necesario necesario agregar agua previa al moldeo, para darle la consistencia precisa para la manipulación.

V.

Moldeado: en las fábricas de ladrillo, el moldeado consiste en el extrusado de la arcilla, o sea hacerla pasar por la extrusora, que esa una boquilla que forma un largo prisma rectangular, llamado chorizo, que luego se corta del largo del ladrillo.

VI.

Secado: la masa moldeada debe secarse, para perder el agua que se le agregó para el moldeado, de modo que no haya fisuras, y queda listo para la cocción.

VII.

Cocción: la cocción del ladrillo, se realiza en hornos de túnel, a temperaturas que oscilan entre 900 y 1000°C. la temperatura en el interior del horno varía de forma uniforme. El material se coloca en carros, y el horno es alimentado de continuo por uno de los extremos del túnel, y sale por el opuesto cuando está cocido.” (bagages, 2016)

Figura 2. Diagrama Fuente: (slideshare, 2015)

31

La fabricación industrial permite una confección más estandarizada, con menos tolerancias y más exigencias técnicas, existe existe un control de calidad más exhaustivo y la producción es mayor. Permiten la construcción de elementos estructurales como muros de albañilería armada o confinada. Composición química del ladrillo. Los ladrillos comunes están compuestos principalmente por arcilla, la cual “en su estado natural, está

compuesta de uno o, como es el caso general, varios minerales arcillosos. En esencia los minerales de arcilla son silicatos de aluminio, pero también hay presente productos hidratados de la descomposición de las rocas aluminosas y silicatadas, y otras sustancias como fragmentos de rocas, de óxidos hidratados, álcalis y materiales coloidales.”  (lescano, 2014)

Por otro lado, el ladrillo que se elaborara estará compuesto por cemento, agua y PEAD, por lo que la información a continuación hace referencia a los antecedentes asociados a los materiales necesarios para la confección del ladrillo. Cemento Para la elaboración del ladrillo sustentable se necesita de cemento, por lo que es necesario conocer sus cualidades, propiedades y normativas vigentes que regulan los requisitos mínimos que debe cumplir en determinadas condiciones. condiciones. El primer material a investigar es el cemento, el cual es un material mat erial pulverizado que al agregar una cantidad conveniente de agua forma una pasta conglomerante siendo capaz de endurecer bajo el agua como como en el aire. Los compuestos mineralógicos del Clinker son esenciales para la creación de ello y poder lograr una composición de alta calidad y así utilizarlos bajo certificación, garantizando una instalación adecuada sin riesgo de falla. Como principales cualidades tiene: 

“Resistencia, la compresión es afectada fuertemente por la relación agua/cemento y la edad o la

magnitud de la hidratación. 

El cemento es hidráulico porque al mezclarse con agua, reacciona químicamente hasta endurecer. El cemento es capaz de endurecer en condiciones secas y húmedas e incluso, bajo el agua.



El cemento es notablemente moldeable: al entrar en contacto con el agua y los agregados, como la arena y la grava, el cemento es capaz de asumir cualquier forma tridimensional.



El cemento (y el hormigón o concreto hecho con él) es tan durable como la piedra. A pesar de las condiciones climáticas, el cemento conserva la forma y el volumen, y su durabilidad se incrementa con el paso del tiempo.

32



El cemento es un adhesivo tan efectivo que una vez que fragua, es casi imposible romper su enlace con los materiales tales como el ladrillo, el acero, la grava y la roca.” (Gomà, 2016)

De acuerdo a lo anterior, el hecho de que el cemento sea un excelente adhesivo, es lo que lleva a decidir en utilizarlo para la elaboración del ladrillo sustentable con adición de perlitas de PEAD. El cemento, junto a una dosificación adecuada permitirá enlazar el ladrillo con el material reciclado. Por otro lado, el hecho de que pueda ser moldeado, permite confeccionar probetas con las dimensiones de un ladrillo macizo común tan igual como si se tratase de arcilla. Fabricación del cemento. En lo que respecta a la fabricación del cemento, se menciona brevemente lo siguiente: “1. Explotación de materias primas: De las canteras de p iedra se extrae la caliza y la arcilla a través de

barrenación y detonación con explosivos, cuyo impacto es mínimo gracias a la moderna tecnología empleada. 2. Transporte de materias primas: Una vez que las grandes masas de piedra han sido fragmentadas, se transportan a la planta en camiones o bandas. 3. Trituración: El material de la cantera es fragmentado fr agmentado en los trituradores, cuya tolva recibe las materias primas, que por efecto de impacto y/o presión son reducidas a un tamaño máximo de una y media pulgadas. 4. Pre homogenización: La pre homogenización es la mezcla proporcional de los diferentes tipos de arcilla, caliza o cualquier otro material que lo requiera. 5. Almacenamiento de materias primas: Cada una de las materias primas es transportada por separado a silos en donde son dosificadas para la producción de diferentes tipos de cemento. 6. Molienda de materia prima: Se realiza por medio de un molino vertical de acero, que muele el material mediante la presión que ejercen tres rodillos cónicos al rodar sobre una mesa giratoria de molienda. Se utilizan también para esta fase molinos horizontales, en cuyo interior el material es pulverizado por medio de bolas de acero. 7. Homogenización de harina cruda: Se realiza en los silos equipados para lograr una mezcla homogénea del material. 8. Calcinación: La calcinación es la parte medular del proceso, donde se emplean grandes hornos rotatorios en cuyo interior, a 1400°C la harina se transforma en Clinker, que son pequeños módulos gris obscuros de 3 a 4 cm.

33

9. Molienda de cemento: El Clinker es molido a través de bolas de acero de diferentes tamaños a su paso por las dos cámaras del molino, agregando el yeso para alargar el tiempo de fraguado del cemento. 10. Envase y embarque del cemento: El cemento es enviado a los silos de almacenamiento; de los que se extrae por sistemas neumáticos o mecánicos, siendo transportado a donde será envasado en sacos de papel, o surtido directamente a granel. En ambos casos se puede despachar en camiones, tolvas de ferrocarril o barcos.” (cemex, 2016) En la fabricación del Cemento se distinguen dos etapas: a)

Fabricación del Clinker

En primera instancia, como definición, el Clinker es el compuesto principal del cemento, es un aglomerante que necesita de agua para activarse, está compuesto por calcio, silicio y en proporciones menores aluminio y fierro. Sus principales cualidades son: 

“Necesita agua para fraguar.



El agua de amasado no se evapora sino que pasa a ser parte de él una vez endurecido.



Fragua aunque se encuentre inmerso en agua.” (Survey, 2007)

Las características y la calidad del Clinker, dependen de los compuestos mineralógicos y éstos dependen del porcentaje en que está presente cada uno de los óxidos antes mencionados. La clinkerización es la etapa más importante para la fabricación del Clinker, esta etapa consiste en que los materiales homogeneizados son calentados en hornos hasta llegar a temperatura de fusión entre 1.400 a 1.500ºC, para generar las reacciones reacciones químicas que que permiten la formación formación del Clinker Clinker (compuestos mineralógicos). Este proceso se realiza de la siguiente forma, “el material crudo se alimenta por la parte superior y, gracias

al movimiento e inclinación del horno, se va desplazando lentamente, encontrándose cada vez con zonas de mayor temperatura hasta llegar a la zona de la llama, donde se produce la clinkerización. El Clinker debe permanecer en canchas techadas durante algún tiempo, para que termine de enfriarse. El almacenamiento se debe hacer en lugares libres de contaminación y sin contacto con agua, ya que se puede producir una hidratación parcial de los compuestos. Sin embargo, pequeñas cantidades de agua pueden ser beneficiosas para hidratar la cal libre superficial y la magnesia, disminuyendo de esta manera su efecto expansivo.

34

Como el Clinker está formado principalmente por óxidos de calcio y silicio, y en menor proporción por óxidos de aluminio y fierro. Estos se combinan formando los siguientes compuestos: Compuestos mineralógicos mineralógicos del clínker Silicato Sil icato tricálcico C3S C3S

3 CaO-SiO2

Sili cato bicálcico C2S C2S

2 CaO-SiO2

Aluminio tricálcico C3A

3 CaO-Al2O3

Ferroaluminato tetracálcico C4AF

4 CaO-Al 2O3 2O3-Fe2O3 -Fe2O3

Tabla 3 compuestos mineralógicos del Clinker Fuente: (compuestos mineralógicos, 2016) Los dos primeros forman del orden del 75% del Clinker.” (cementos bio bio, 2016)

El silicato tricalcico es el compuesto mineralógico que le confiere altas resistencias iniciales al cemento, por otro lado, el silicato bicalcico bicalcico le permite aumentar resistencia de manera manera progresiva con el pasar del tiempo. b)

Molienda de Cemento

“La segunda etapa en que se ha dividido la fabricación de cemento corresponde a la molienda. Esta consiste en reducir el Clinker, yeso y otros componentes a polvo fino, inferior a 100 micrones”.

(cementos bio bio, 2016) Los cementos nacionales según su resistencia La norma establece dos grados de cemento corriente y alta resistencia mostrando el tiempo de fraguado que deben seguir, también se define las resistencias mecánica mínimas a la compresión y flexión, a continuación de muestra la tabla con los requisitos: Tiempo de fraguado

Resistencia mínima a la compresión

Resistencia mínima a la flexión

Grado

Inicial Mínimo (min.)

Final máximo (horas)

7 días Kgf/cm2

28 días Kgf/cm2

7 días Kgf/cm2

28 días Kgf/cm2

Corriente Alta Resistencia

60 45

12 10

180 250

250 350

35 45

45 55

Tabla 4. Según la norma NCh 148 of 68 Fuente: (Cementos Bio Bio, 2016)

35

Esta tabla tiene bastante utilidad para poder medir en particular part icular la resistencia mecánica a la compresión, teniendo como requisito normado las resistencias mínimas que debe cumplir a los 7 y 28 días. Si bien el objeto estudio es un ladrillo, cabe mencionar que está compuesto de cemento y por ende, también debe cumplir las normas asociadas a cada material incorporado.

Los cementos que actualmente se fabrican en Chile En la presente tabla se muestran los diferentes tipos de cementos que se fabrican en Chile, cada uno de ellos tienen los mismos componentes mineralógicos pero en distintas proporciones, las cantidades en cada uno le confieren las características particulares que tienen cada uno de ellos. Por ejemplo, el cemento Portland tiene un alto contenido de Clinker por lo que le confiere altas resistencias, pero tiene un mayor calor de hidratación.

Cl ase

Composici ón

P ortl and

Cl ínke r

Marca

G rado

Súpe r Me l ón

Al ta ta Re si st ste nc nci a

Polpa Polpaic ico o port portla land nd

Alta Alta Resist esistenc encia ia

Me l ón Espe ci al

Corri e nte

Portal and

Cl ínke r y hasta

Pol pai co Espe ci al

Corri e nte

Puzol áni co

30% de puzol ana

Me l ón Ex tra

Al ta Re si ste nci a

P ol pai co 40 400

Al ta ta Re si st ste nc nci a

Inace Inacesa sa Alt. Resist Resist..

Alta Resis Resisten tencia cia

Inace sa Espe ci al

Corri e nte

Cl ín ínke r y 30% a

Bi o Bi o Espe ci ci al al

Corri en ente

75% de esc escoria

Bio Bio Alt Alt. Resit esit..

Alt Alta Resis esisttenc encia

Clínker y 30% a

Puzolánico

50% 50% de puzolana

Siderúrgico

 de alto horno

Tabla 5 "Cementos Comerciales de Chile” Fuente: (Manual del Hormigón Página 17, 2009) Campo de aplicación del cemento. Hoy en día se emplea en todo tipo de obra como por ejemplo: 

“Estructuras de Hormigón Armado, pretensado y postesado. Premoldeados.



Pavimentos, pistas de aeropuertos y puentes.



Canales y alcantarillas.



Trabajos de albañilería (carpetas, morteros).

36

Por su elevada resistencia y rápida evolución, se recomiendan especialmente especialmente para: 

Hormigones de alta resistencia.



Habilitación al tránsito (fast-track).



Pavimentos de hormigón donde se requiere una rápida.



Estructuras elaboradas con encofrados deslizantes.



Hormigonados en períodos de baja temperatura.” (ARQHYS, 2011)

Granulometría. Para poder medir las perlitas perlitas de PEAD se realizará de la misma manera manera como se realiza con el árido, árido, a través de tamices. Los tamices están normalizados según NCh 165 y se mide en mm. En la práctica se utiliza la serie ASTM por estar disponibles en el mercado. En la siguiente tabla se muestra la correspondencia de tamices según el Manual del Hormigón: Arena

Norma ASTM NCh mm.

# 100

# 50

# 30

Grava

# 16

#8

#4

3/8"

1/2"

3/4"

1"

1.1/2"

2"

2.2/2"

0.150 0. 0.30 0. 0.600 1. 1.18

4.15

4.75

9.5

12.5

19

25

38.1

50

63

0.160 0.315 0.630 1.25

2.5

5

10

12.5

20

25

40

50

63

Tabla 6. Correspondencia de Tamices Fuente: (Manual del Hormigón pag.19, 2009) Existen requisitos tanto para la granulometría de la arena como para la granulometría de la grava, pero para efectos de la dimensión máxima de las perlitas de PEAD, los límites a utilizar cuadran de mejor manera con los de la arena. La granulometría de la arena debe cumplir con los límites especificados según la siguiente tabla: Tamices empleados (ASTM

% que pasa en peso

3/8"

100

#4

95 - 100

#8

80 - 100

# 16

50 - 85

# 30

25 - 60

# 50

10 - 30

# 100

2 - 10

Tabla 7. Requisitos granulométricos de la arena Fuente: (Manual del Hormigón Hormigón pag.19, pag.19, 2009)

37

Agua de Amasado Para la elaboración del ladrillo sustentable es necesario confeccionar hormigón, se mencionó sobre el cemento y sobre el árido, ahora es importante considerar los requisitos del agua, la cual, es necesaria para hidratar el cemento y generar la pasta aglomerante. El agua potable de la red puede emplearse en el hormigón siempre que no se contamine antes de su uso. Cuando el abastecimiento de agua provenga de pozos o de canales, conviene analizar sistemáticamente estas aguas para comprobar que no aumenta su salinidad e impurezas a lo largo del tiempo. Si hay dudas sobre la calidad del agua, debe recurrirse a un laboratorio especializado. Requisitos del agua de amasado Puede emplearse aguas de cualquier origen siempre que cumplan con los requisitos que establece la norma “NCh 1498, y que se indican en la tabla”

Requisitos Químicos

Unidad

Valores limites

Valor del pH Sólidos en suspensión Sólidos disueltos

mg/l mg/l

6 a 9,2 < 2.000 < 15.000

Materia orgánica, (Como oxigeno consumido)

mg/l