INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL CENTRO INTERDISCIPLINARIO DE INVESTIGACIÓN PARA EL DESARROLLO INTEGRAL REGIONAL UNIDAD OAXACA MAESTRÍA EN CIENCIAS EN CONSERVACIÓN Y APROVECHAMIENTO DE RECURSOS NATURALES INGENIERÍA “ESTUDIO DEL EFECTO DE LA FIBRA DE BAGAZO DE Agave angustifolia Haw EN LA RESISTENCIA A FLEXIÓN Y COMPRESIÓN DEL ADOBE COMPACTADO” PRESENTA: JOSÉ LUIS MONTES BERNABÉ TESIS DE MAESTRÍA PARA OBTENER EL GRADO DE: MAESTRO EN CIENCIAS DIRIGIDA POR: DR. MAGDALENO CABALLERO CABALLERO DICIEMBRE 2009.
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONALtesis.ipn.mx/jspui/bitstream/123456789/8292/1/ESTEFECFIB.pdf · TESIS DE MAESTRIA JOSÉ LUIS MONTES BERNABÉ iv AGRADECIMIENTOS Al Instituto Politécnico
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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
CENTRO INTERDISCIPLINARIO DE INVESTIGACIÓN PARA EL DESARROLLO INTEGRAL REGIONAL UNIDAD
OAXACA
MAESTRÍA EN CIENCIAS EN CONSERVACIÓN Y APROVECHAMIENTO DE RECURSOS NATURALES
INGENIERÍA
“ESTUDIO DEL EFECTO DE LA FIBRA DE BAGAZO DE Agave angustifolia Haw EN LA
RESISTENCIA A FLEXIÓN Y COMPRESIÓN DEL ADOBE COMPACTADO”
PRESENTA:
JOSÉ LUIS MONTES BERNABÉ
TESIS DE MAESTRÍA
PARA OBTENER EL GRADO DE:
MAESTRO EN CIENCIAS
DIRIGIDA POR:
DR. MAGDALENO CABALLERO CABALLERO
DICIEMBRE 2009.
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AGRADECIMIENTOS
Al Instituto Politécnico Nacional por haberme brindado las facilidades para la elaboración de mi tesis “Estudio del efecto de la fibra de bagazo de Agave angustifolia Haw en la resistencia a flexión y compresión del adobe compactado”. Al honorable comité tutorial y jurado integrado por: Dr. Magdaleno Caballero Caballero, Dr. Salvador Isidro Belmonte Jimenez, Dr. Juan Alejandro Vásquez Feijoo, Dr. Guillermo Manuel Urriolagoitia Calderón, Dr. Luis Héctor Hernández Gómez, Dr. Pedro Montes García y M.C. Rafael Alavéz Ramírez por las atenciones, consejos, sugerencias y recomendaciones para el mejoramiento de este trabajo. En especial al Dr. Magdaleno Caballero Caballero y al M. C. Luis Silva Santos por darme un espacio para realizar mis actividades académicas y la oportunidad de participar en sus proyectos de investigación. A M. C. Valentín Juventino Morales Domínguez y M. C. Margarito Ortiz Guzmán por sus consejos y la oportunidad de compartir sus conocimientos y experiencias. Al personal del CIIDIR-IPN Unidad Oaxaca: A Dr. Celerino Robles Pérez, M.C Lourdes Robles Martínez, M. C. Francisco Reyes López, Dr. Pastor Matadamas Ortiz, Ing. Cayetano Serrano Blanco, M. I. José Navarro Antonio; Ing. Vicente Ríos Olivera; M. C. Fidel Diego Nava, M. C. Rodolfo Martínez y Cárdenas; M. C. Betsabé Ortiz Alfaro, Lic. Alicia Rodríguez Varela, Sra. Guillermina Aquino; Hipólito Hernández Pérez; a todos los compañeros del personal docente y no docente del CIIDIR-Oaxaca, en general a todos mis compañeros de trabajo en el CIIDIR, A mis compañeros : Carlos Inocencio Cortes Martínez, Rey Fernando García Méndez, Luis Alberto Ríos Santos, Armando José José, Isai López Hernández y a todos mis compañeros por su amistad, paciencia, apoyo y comprensión que tuvieron conmigo en este caminar. También a los compañeros de servicio social y residencia profesional que de una u otra manera intervinieron en la realización de este trabajo.
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DEDICATORIAS
Este documento es dedicado a Dios, por concederme la vida y permanencia en este mundo. A mi esposa Marcela Cecilia A mis hijos; María Isabel y Luis Edgar A la memoria de mis padres; Vicente y Basilisa A la memoria de mis abuelos; Isabel, Domitilo, Crispina y Salvador A mis compañeros y amigos.
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RESUMEN
Este trabajo presenta un estudio para determinar las dimensiones y concentraciones de fibra
de bagazo de Agave angustifolia Haw que se le adiciona al suelo para fabricar adobe
compactado, con el objeto de incrementar su resistencia y cumplir con los requerimientos
de la norma N-CMT-2-01-001/02. El adobe compactado sin refuerzo tiene baja resistencia
a la flexión (0.56 MPa) y a la compresión (6.85 MPa). El bagazo de Agave angustifolia
Haw es un material residual del proceso de producción de mezcal que en la actualidad
no tiene uso, por lo que se ha propuesto usarlo como agregado para mejorar el
comportamiento del adobe compactado cuando es sometido a esfuerzos de flexión y
compresión.
Para determinar en el adobe el incremento de la resistencia, se realizaron pruebas con
adobes compactados hechos con suelo previamente seleccionado y caracterizado;
posteriormente a ese mismo suelo se incorporó la fibra con longitudes de 10, 15, 20 y 25
mm, en una proporción de 0.25, 0.50, 0.75 y 1 % del peso del adobe, manteniendo
constante el porcentaje de humedad. Los valores muestran que con la incorporación de fibra
al adobe compactado en una concentración de 1% y con longitud de 25 mm, se incrementó
la resistencia a la compresión en 24.12 % con un valor de 8.51 MPa. En la resistencia a la
flexión hubo un incremento de 7.86 % con respecto al adobe compactado sin fibra con un
valor de 0.60 MPa al incorporarle fibra con una concentración de 0.75% y longitud de 25
mm.
Palabras clave: Agave angustifolia Haw, fibra, bagazo, resistencia a flexión y a compresión.
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ABSTRACT
This work is a study that presents the procedure to determine lengths and concentrations of
fiber of Agave bagasse in the sun-dried brick for the purpose of incrementing its strength,
satisfying requirements of standard N-CMT- 2-01-001/02. The compacted sun-dried brick
without reinforcement has low bending strength ( 0.56 MPa ) and compressive strength (
6.85 MPa ). The agave bagasse is mezcal's residual material of the process of production
that as of the present moment does not have an use, proposing to use like aggregate its
behavior of the sun-dried brick for the better.
Tests with compacted sun-dried bricks made with ground previously selected and
characterized came true in order to determine in the sun-dried brick the increment of
strength, at a later time the fiber with lengths of 10, 15, 20 and 25 mm, in 0.25, 0,50, 0.75
and 1 %'s proportion of weight the sun-dried brick weight, was incorporated to that same
ground, holding the percentage of humidity constantly. The values show that with the
incorporation of the fiber to the compacted sun-dried brick in 1% proportion of weight and
25 mm length, there was increment in the resistance to compressive strength in a 24.12 %
with 8.51 MPa. In the bending strength there was 7.86 % increment regarding the sun-
dried brick without fiber, with 0.60 MPa. Values, With 0.75% proportion of weight and 25
Resumen ----------------------------------------------------------------------------------------vi Abstract---------------------------------------------------------------------------------------- vii Lista de figuras ---------------------------------------------------------------------------------xi Lista de tablas---------------------------------------------------------------------------------- xii Simbología ------------------------------------------------------------------------------------ xiii Introducción --------------------------------------------------------------------------------- xiv Planteamiento del problema -------------------------------------------------------------- xvi Antecedentes---------------------------------------------------------------------------------xviii Justificación---------------------------------------------------------------------------------- xxi Objetivos--------------------------------------------------------------------------------------xxii Hipótesis -------------------------------------------------------------------------------------xxiii CAPÍTULO I. Generalidades ---------------------------------------------------------------1 1.1. El adobe---------------------------------------------------------------------------------2 1.1.2.1 adobe semiestabilizado --------------------------------------------------------4 1.2. Fibra -------------------------------------------------------------------------------------5 1.2.2. Fibras vegetales -----------------------------------------------------------------5 1.2.3. Fibras naturales minerales -----------------------------------------------------7 1.3. Resistencia a la flexión --------------------------------------------------------------8 1.4. Resistencia a compresión ------------------------------------------------------------9 1.5. Materiales compuestos ------------------------------------------------------------ 10 1.5.1. Compuestos -------------------------------------------------------------------- 10 1.5.2. Estructura ----------------------------------------------------------------------- 10 1.5.3. Clasificación ------------------------------------------------------------------- 11 CAPÍTULO II. Marco teórico------------------------------------------------------------- 13 2.1. Estabilización de suelos------------------------------------------------------------- 14 2.1.1. Estabilización por compactación --------------------------------------------- 14 2.1.2 Contenido de agua de los suelos ---------------------------------------------- 15 2.1.3. Estabilización por fibras ------------------------------------------------------- 15 2.1.4. Estabilización química -------------------------------------------------------- 16 2.1.5. Estabilización química con cemento ---------------------------------------- 16 2.1.6. Estabilización química con cal ---------------------------------------------- 17 2.2. Pruebas para caracterización del suelo ------------------------------------------ 17 2.2.1. Secado parcial ----------------------------------------------------------------- 17 2.2.1.1 Procedimiento -------------------------------------------------------------- 18 2.2.2 Disgregación -------------------------------------------------------------------- 18 2.2.2.1 Procedimiento -------------------------------------------------------------- 19 2.2.3. Cuarteo de muestras ---------------------------------------------------------- 20 2.2.3.1 Procedimiento -------------------------------------------------------------- 20 2.2.4. Peso volumétrico suelto-------------------------------------------------------- 21 2.2.4.1 Procedimiento ---------------------------------------------------------------22 2.2.5. Granulometría ------------------------------------------------------------------- 23
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2.2.5.1 Procedimiento --------------------------------------------------------25 2.2.6. Límites de consistencia -------------------------------------------------------- 29 2.2.6.1. Calibración del equipo---------------------------------------------------- 31 2.2.7 Límite líquido ------------------------------------------------------------------ 32 2.2.7.1 Equipo y materiales-------------------------------------------------------- 32 2.2.7.2 Procedimiento -------------------------------------------------------- ---- -32 2.2.8. Límite plástico ------------------------------------------------------------------ 35 2.2.8.1 Equipo y materiales ---- ---------------------------------------------------35 2.2.8.2 Procedimiento ---------------------------------------------------------------35 2.3 Prueba aashto---------------------------------------------------------------------- ----36 2.4. Métodos para caracterizar las fibras----------------------------------------------- 37 2.4.1. Evaluación del área de la sección transversal ----------------------------- 38 2.4.2. Prueba de tensión de la fibra ------------------------------------------------ 39 2.4.3 Densidad de fibras-------------------------------------------------------------- 39 2.4.4 Características y pruebas de resistencia de los materiales ----------------- 39 2.5. Métodos para evaluar las propiedades del material compuesto---------------- 44 2.5.1. Resistencia a la flexión--------------------------------------------------------- 44 2.5.2. Resistencia a compresión axial ----------------------------------------------- 45 2.6 Materiales compuestos reforzados con fibra -------------------------------------- 47 2.6.1 Influencia de la longitud de la fibra ------------------------------------------- 47 2.6.2 Influencia en la orientación y concentración de la fibra ------------------- 49 2.6.3 Materiales compuestos con fibras continuas y alineadas------------------- 50 2.6.3.1 Resistencia longitudinal a la tracción---------------------------------- - 52 2.6.3.2 Resistencia transversal a la tracción---------------------------------------53 2.6.4 Materiales compuestos con fibras discontinuas y alineadas-----------------53 2.6.5 Materiales compuestos con fibras discontinuas y alineadas al azar------- 54 2.7 Productos de arcillas ----------------------------------------------------------------- 57 CAPÍTULO III. Desarrollo experimental ---------------------------------------------- 58 3.1. Metodología -------------------------------------------------------------------------- 59 3.2. Desarrollo metodológico del proyecto -------------------------------------------- 60 3.2.1. Ubicación del banco de material --------------------------------------------- 60 3.2.2. Muestreo del suelo-------------------------------------------------------------- 60 3.2.3. Preparación de las muestras -------------------------------------------------- 61 3.2.3.1 Secado parcial ------------------------------------------------------------ 61 3.2.3.2 Disgregado------------------------------------------------------------------ 61 3.2.3.3. Cuarteo --------------------------------------------------------------------- 62 3.2.3.4. Peso volumétrico suelto-------------------------------------------------- 62 3.2.4. Análisis granulométrico ------------------------------------------------------- 63 3.2.4.1 Características del material del banco -------------------------------------- 63 3.2.5. Determinación de límites de consistencia ---------------------------------- 66 3.2.5.1 Características del agua --------------------------------------------------- 66 3.2.6. Pruebas para mampostería----------------------------------------------------- 67 3.2.6.1. Prueba de flexión --------------------------------------------------------- 67 3.2.7. Resistencia a la compresión axial -------------------------------------------- 67 3.2.8. Obtención y preparación de la fibra de bagazo de agave ----------------- 68
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3.2.8.1. Preparación de la fibra (NMX-AA-015-1985) residuos sólido municipales - muestreo – método de cuarteo 68 3.2.9. Determinación de la humedad optima del suelo 71 3.2.10. Prueba de flexión de adobe compactado-------------------------------- 72 3.2.11. Prueba a compresión ------------------------------------------------------ 72 3.2.12 Adobes con fibra de bagazo de agave- ---------------------------------- 73 3.3. Diseño experimental----------------------------------------------------------------- 74 3.3.1. Diseño factorial de dos factores y cuatro niveles --------------------------- 74 3.4 Caracterización de los materiales--------------------------------------------------- 76 3.4.1 Granulometría------------------------------------------------------------------- -76 3.4.2 Prueba AASHTO estándar ----------------------------------------------------- 77 3.4.3 Resistencia de las fibras -------------------------------------------------------- 78 3.4.3.1 En función del diámetro ---------------------------------------------------78 3.4.3.2 En función de la longitud--------------------------------------------------78 3.5 Resistencia a flexión y a compresión del adobe sin refuerzo ------------------ 79 3.5.1 Determinación de humedad óptima ------------------------------------------- 79 3.5.2 Resistencia a flexión y compresión del adobe con refuerzo de fibras ---- 80 CAPÍTULO IV. Resultados---------------------------------------------------------------- 83 4.1 Análisis estadístico ----------------------------------------------------------------------- 86 4.2 Resistencia a flexión de adobe compactado reforzado con fibra------------------- 88 4.3 Resistencia a compresión de adobe compactado reforzado con fibra ------------- 94 Discusión --------------------------------------------------------------------------------------- 99 Conclusiones----------------------------------------------------------------------------------100 Recomendaciones ----------------------------------------------------------------------------101 Referencias bibliográficas-------------------------------------------------------------------102 Anexo------------------------------------------------------------------------------------------104
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LISTA DE FIGURAS Figura 1. Patrón de deformación en una matriz que rodea a una fibra. -------------- 48 Figura 2. Perfiles de esfuerzos-posición en un compuesto reforzado con fibras y esfuerzo a tracción. ---------------------------------------------------------- 49 Figura 3. Representación esquemática de compuestos reforzados con fibras ------- 50 Figura 4. (a) Curvas de esfuerzo-deformación para materiales de fibra frágil y matriz dúctil. Se observan el esfuerzo y la deformación a la rotura en
ambos materiales. (b) Curva de esfuerzo de deformación en un material compuesto reforzado con fibra alineada, sometido a un esfuerzo uniaxial aplicado en la dirección de alineamiento----------- 51
Figura 5. Gráfico de la metodología ------------------------------------------------------ 59 Figura 6. Banco de material de Ánimas Trujano y agencia municipal de Cruz Blanca, Cuilapan------------------------------------------------------------ 60 Figura 7. Obtención de la muestra-------------------------------------------------------- 60 Figura 8. Secado al sol de la muestra de suelo------------------------------------------ 61 Figura 9. Cuarteo de suelo----------------------------------------------------------------- 62 Figura 10. Pesado de muestras de suelo para lavado ------------------------------------ 65 Figura 11. Cribado del suelo lavado por los tamices ------------------------------------ 65 Figura 12. Cuarteo de residuos sólidos municipales------------------------------------- 69 Figura 13. Cuarteo para la obtención de muestras de fibra ----------------------------- 69 Figura 14. Transporte en bolsas de la muestra de fibra --------------------------------- 69 Figura 15. Lavado de la fibra --------------------------------------------------------------- 70 Figura 16. Secado de la fibra --------------------------------------------------------------- 70 Figura 17. Prueba de flexión---------------------------------------------------------------- 72 Figura 18. Prueba a compresión------------------------------------------------------------ 72 Figura 19. Mezcla de suelo y fibras-------------------------------------------------------- 73 Figura 20. Curva granulométrica----------------------------------------------------------- 76 Figura 21. Determinación del peso específico seco máximo y % de humedad Óptima ------------------------------------------------------------------------ 77 Figura 22. Resistencia a flexión con diferentes contenidos de humedad ------------- 79 Figura 23. Resistencia a compresión con diferentes contenidos de humedad -------- 80 Figura 24. Gráfica de cajas, resistencia a flexión ---------------------------------------- 84 Figura 25. Gráfica de cajas, resistencia a compresión----------------------------------- 85 Figura 26. Prueba de normalidad, resistencia a flexión --------------------------------- 86 Figura 27. Prueba de normalidad, resistencia a compresión---------------------------- 87 Figura 28. Gráfica de resistencia a flexión series: concentraciones ------------------- 91 Figura 29. Gráfica de resistencia a flexión, series: longitudes ------------------------- 92 Figura 30 LSD y prueba de medias para el factor longitud----------------------------- 93 Figura 31. Gráfica de resistencia a compresión, series: concentraciones ------------- 96 Figura 32 Gráfica de resistencia a compresión, series: longitudes--------------------- 97 Figura 33. LSD y prueba de medias para el factor longitud ----------------------------- 98
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LISTA DE TABLAS
Tabla 1.Características físicas para ladrillos y bloques cerámicos fabricados con máquina. --------------------------------------------------------------------------- 40 Tabla 2. Características de algunos materiales de mampostería ------------------------ 41 Tabla 3. Especificaciones para ladrillos y bloques de barro arcilla--------------------- 42 Tabla 4. Requisitos físicos de los ladrillos de arcilla hechos a mano------------------- 43 Tabla 5. Propiedades del policarbonato sin refuerzos y reforzado con fibras de vidrio orientadas al azar --------------------------------------------------------- 55 Tabla 6. Eficiencia del refuerzo de materiales compuestos reforzados con fibras orientadas en varias direcciones y esfuerzos aplicados en varias direcciones------------------------------------------------------------------------- 56 Tabla 7. Dieciséis tratamientos, concentración de fibras y longitud de fibras -------- 74 Tabla 8. Propiedades de la fibra en función del diámetro. ------------------------------- 78 Tabla 9. Propiedades de la fibra en función de la longitud ------------------------------ 79 Tabla 10. Resultados de resistencia a flexión del adobe compactado reforzado con fibras en MPa.---------------------------------------------------------------- 81 Tabla 11. Resultados de resistencia a compresión del adobe compactado reforzado con fibra en MPa.----------------------------------------------------- 82 Tabla 12. Análisis de varianza (ANOVA) para resistencia a flexión de adobe compactado------------------------------------------------------------------------ 89 Tabla 13. Análisis por tratamientos, resistencia a flexión ------------------------------- 90 Tabla 14. Análisis de medias del factor longitud ----------------------------------------- 93 Tabla 15 Análisis de varianza (ANOVA) para resistencia a flexión de adobe compactado------------------------------------------------------------------------ 94 Tabla 16. Análisis por tratamientos, resistencia a compresión -------------------------- 95 Tabla 17. Análisis de medias del factor longitud ----------------------------------------- 98
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Simbología
H2SO4 Ácido sulfúrico NaOH Hidróxido de sodio RF γ Peso específico y/o volumétrico del material seco y suelto
(Kg./m3). Wγm Peso del recipiente + material (Kg.) Wγ Peso del recipiente (Kg.) Wm Peso del material (Kg.) V Es el volumen del recipiente o del material contenido en el
mismo, en metros cúbicos %W Contenido de agua remanente en el material. Wms Peso de la muestra representativa del material seco (gr.). Wfg Fracción retenida por la malla No. 4.75 al no tomarse en
cuenta la humedad. Wff Fracción que pasa la malla No. 4 de la muestra seca. Wm1 Peso de la fracción retenida en la malla No. 4 de la muestra
original húmeda Wm2 Peso de la fracción que pasa la malla No. 4 de la muestra. KPa Kilo pascales. w Humedad en %. WH Peso de la muestra húmeda + peso de la tara (gr.). Ws Peso de la muestra seca + peso de la tara (gr.).
Wt Peso de la tara (g).
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INTRODUCCIÓN
El adobe es uno de los materiales más antiguos y ampliamente usado para la construcción
de viviendas tanto en ciudades como en zonas rurales (Degirmenci, 2007). Dicho material
presenta ventajas tales como: costo menor que el de los materiales industrializados, por sus
propiedades térmicas, reduce el consumo de energía para la climatización de la vivienda,
preserva el medio ambiente de la contaminación al no pasar por la fase de horneado,
además que los materiales de una construcción antigua pueden reciclarse o reintegrarse al
medio natural.
A pesar de estos beneficios, el adobe tiene algunas desventajas como propiedades
mecánicas bajas en comparación con el ladrillo cocido (Yetgin, y col. 2006), presenta un
comportamiento pobre cuando se somete a acciones sísmicas con baja resistencia a los
esfuerzos de flexión y compresión (Ortiz, 2006). Adicionalmente a estas desventajas el
adobe se deteriora por la absorción de humedad, la erosión, la contracción y el daño
mecánico; por lo que se recurre a la estabilización para modificarlo, con un conjunto de
procedimientos que mejoran las características para satisfacer las exigencias para su
utilización en una obra.
Para mejorar las características del suelo la compactación es una forma mecánica de
incrementar su resistencia. Otro método de estabilización es por armazón, adicionando
fibras vegetales al material. Las fibras vegetales son usadas para materiales compuestos
debido a su bajo costo, son renovables, tienen baja densidad y producen reducida irritación
de piel y vías respiratorias en su manejo (Boss y col., 2005). Las fibras vegetales proveen
rigidez y fuerza a los compuestos, son reciclables y a diferencia de las fibras como la de
vidrio no son quebradizas (Narendra y Yang, 2005).
El adobe compactado elaborado solo con suelo presenta insuficiente resistencia mecánica,
por lo que se propone como estabilizadores la compactación y la adición de fibras. Se han
usado diferentes fibras naturales como estabilizadores, tales como paja, coco, sisal
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(Prabacar y col., 2002) y fibras artificiales de plástico y poliestireno (Binici, 2004). En el
presente trabajo será utilizado como agente estabilizador la fibra del bagazo de agave
Angustifolia Haw obtenido del proceso de fabricación artesanal de mezcal. El adobe
compactado adicionado con fibra se probó su resistencia a la flexión y compresión.
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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Dentro de las técnicas más utilizadas con el uso de la tierra como material de construcción
se encuentran la tierra apisonada, adobe tradicional y adobe compactado (Jiménez y Cañas,
2005), otras técnicas son la construcción de muros de olote, casas de llantas rellenas de
tierra y también la construcción con bolsas de tierra (Chiras, 2002).
Disponibilidad, bajo costo y propiedades de aislamiento térmico le dan al adobe ventajas
sobre otros materiales de construcción en zonas áridas, pero son desventajas importantes la
baja resistencia a la compresión y alta absorción de humedad (Pineda y col., 2005).
El adobe compactado tiene una mayor resistencia mecánica comparada con el tradicional
(Juárez, 2004), pero no presenta alta resistencia mecánica como el concreto o el ladrillo
(Degirmenci, 2007). Para mejorar la durabilidad del adobe y su resistencia además de
disminuir su capacidad de absorción de agua, existen varios métodos de estabilización: con
cal, cemento, asfalto y con fibras (Yetgin, S. y col. 2006).
Al compactar el adobe se obtiene un material más resistente para el uso de la construcción,
alcanzando una resistencia a la compresión del orden de 3.17844 a 3.75723 Mpa y una
resistencia a la flexión entre 0.7259 y 0.8730 Mpa (Ortíz, 2006), sin embargo la norma
NMX-C-404(1997) establece valores de resistencia mínima a la compresión; para las piezas
de mampostería de 5.886 Mpa (60 Kg./cm2), y según la norma N-CMT-2-01-001/02: 20,
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12, 8 y 4 Mpa respectivamente para calidades A, B, C Y D de bloques macizos hechos con
maquina.
Existe una diferencia entre los valores de resistencia reportados del adobe compactado sin
ningún agente estabilizador y los valores requeridos de la norma para elementos
estructurales de mampostería, observándose baja resistencia mecánica de este elemento, por
lo que se propone como una alternativa de estabilización la adición de fibra de bagazo de
Agave Angustifolia Haw.
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ANTECEDENTES
Fibras naturales son usadas en la elaboración de compuestos debido a su bajo costo, baja
densidad y alta resistencia, proveen rigidez y resistencia a los compuestos, son fáciles de
reciclar y a diferencia de otras fibras como por ejemplo la fibra de vidrio no son
quebradizas. Compuestos son usados en automóviles, muebles, como aislantes térmicos y
paneles prefabricados para el ramo de la construcción (Narendra, 2005).
Los resultados de los experimentos muestran que cuando se incrementa el contenido de
fibras en el adobe disminuye la resistencia a la tensión pero aumenta la resistencia a la
compresión (Yetgin, 2006). Las fibras utilizadas fueron tallos de trigo que tienen una
sección circular y estructura hueca mostrando flexibilidad bajo la acción de cargas. Para
una mezcla normal de adobe el contenido de fibra debe ser aproximadamente de 0.50% con
respecto al peso. El estudio se realizo manejando proporciones de: 13-17 % de arcilla, 25%
de limo y 60% de arena, la longitud de la paja fue de 50 mm, con proporciones de fibra
desde 0.85 hasta 3.34% con respecto al peso del adobe. La tasa de agrietamiento se
incrementa si se incrementa el contenido de arcilla y de agua, al contrario la tasa de
agrietamiento disminuye si aumenta la concentración de fibra.
Las fibras proporcionan resistencia a la tensión y una mejor cohesión entre las capas de
barro. La resistencia a la compresión de adobes reforzados con fibra ha sido mayor que los
adobes convencionales, en las muestras que se han experimentado hay fibras en forma
longitudinal y transversal, estas fibras previenen las deformaciones que pudieran aparecer
en el adobe, de esta manera conservan su forma y ayudan a evitar la ruptura (Binici, 2004).
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La presencia de estas fibras aumenta la elasticidad. La distribución arbitraria de las fibras
aumenta la resistencia a la tensión y las propiedades de elasticidad del adobe mejoran. Se
han realizado pruebas de resistencia a la compresión de adobes hechos con arcilla, cemento,
piedra pómez, cal y yeso, haciendo diferentes series con varios tipos de fibras, usando
fibras de poliestireno, plástico y paja, así como también diferentes arreglos de la
disposición de las fibras en el adobe, obteniéndose tres grupos de especímenes. Los adobes
fueron sacados del molde y curados bajo costales de yute húmedos por una semana.
Enseguida fueron sometidos a pruebas de resistencia a la compresión después de 28, 72 y
96 días de haber sido hechos.
Los valores registrados de estas pruebas reportan que se logro una resistencia promedio de
6.5 MPa para fibra plásticas con un tiempo de 96 días, un valor promedio de 5.3 MPa para
el mismo tiempo con la fibra de paja, y un valor promedio de 4.2 MPa para la fibra de
poliestireno. Se observa que muestra mejor valor de resistencia el adobe adicionado con
fibra plástica, sin embargo la fibra natural muestra un valor intermedio de resistencia, por lo
que se considera un buen estabilizador del adobe compactado.
Se han realizado estudios de reforzamiento de suelo (Prabackar y col 2002), adicionándole
de manera aleatoria fibra de sisal, como material de refuerzo probando con cuatro
porcentajes diferentes de contenido de fibra, 0.25, 0.5, 0.75 y 1 % por peso de suelo y
cuatro longitudes diferentes de fibra, 10, 15, 20 y 25 mm. Cuando el suelo se incrementa la
dimensión y el contenido de fibra baja su densidad seca así como el contenido óptimo de
humedad, en este experimento el contenido de humedad óptimo estuvo en un rango entre
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16.0 y 19.2 %. El máximo rango encontrado de densidad fue de 1.775 a 698 g/cm3. La
resistencia al corte fue mejorada con la adición de fibra de sisal, el cual tuvo un incremento
no lineal con el incremento de la dimensión de la fibra hasta 20 mm, cuando se incremento
mas allá de 20 mm la longitud la resistencia se redujo, el incremento de la dimensión de la
fibra favorece que la unión entre el suelo y la fibra falle. El porcentaje de fibra también
influye en la resistencia al corte la cual mejora de forma no lineal con el incremento del
contenido de fibra hasta un 0.75%, si el contenido de fibra rebasa esta cantidad la
resistencia se reduce. En este caso los valores máximos de resistencia fueron obtenidos con
una dimensión de 20 mm y una concentración de 0.75%.
En pruebas de resistencia mecánica adobes tradicionales sin ningún tipo de aditivo, tienen
una resistencia a la compresión entre 2.4 MPa y 3.9 MPa, y una resistencia a la flexión
entre de 0.14 MPa y 0.31 MPa. La resistencia a la compresión de adobes compactados sin
estabilizante se reporta con valores de 3.17844 MPa (32.40 Kg/cm2) a 3.75723 MPa (38.30
Kg/cm2). Y una resistencia a la flexión con valores de 0.7259 MPa. (7.40 Kg/cm2) a
0.8730 MPa (8.90 Kg/cm2). (Ortiz, 2006).
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JUSTIFICACIÓN
La arquitectura tradicional recurre a la utilización de materia prima mineral o vegetal
tomada de la naturaleza, ya sea de manera directa o con algún grado de elaboración de
manera manual o con herramientas rudimentarias.
En la actualidad el 30% de la población del mundo habita en viviendas hechas con tierra, y
debido a la falta de recursos económicos y al crecimiento poblacional, este porcentaje no
disminuirá sino que seguirá en aumento.
Se recomienda la estabilización del material para lograr los requerimientos estructurales del
adobe de acuerdo a la norma de materiales para la construcción de mampostería,
obteniendo nuevas propiedades, mediante la compactación y el uso de fibras naturales o
aglomerados químicos como cemento, asfalto, cal y yeso.
En este trabajo se estudia el efecto de la fibra del bagazo de agave en el incremento de la
resistencia a la compresión y flexión del adobe compactado.
Por otra parte, existen estudios en cuanto a la estabilización del adobe compactado, pero
con componentes químicos y con otros tipos de fibras tanto naturales como artificiales no
existiendo estudios de estabilización con fibras de agave Angustifolia Haw.
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OBJETIVOS
Objetivo general
Evaluar la resistencia a compresión y a flexión del adobe compactado con la adición de
fibra de bagazo de Agave Angustifolia Haw al suelo en cuatro longitudes y cuatro
concentraciones distintas.
Objetivos específicos
Determinar e identificar las concentraciones de fibra en el adobe que incrementen la
resistencia a la compresión y flexión del adobe.
Determinar e identificar las dimensiones de la fibra que incrementen la resistencia a la
compresión y flexión del adobe.
Determinar la humedad óptima de la mezcla para obtener adobe compactado con la máxima
resistencia.
TESIS DE MAESTRIA
JOSÉ LUIS MONTES BERNABÉ xxiii
HIPÓTESIS
La resistencia a flexión y a compresión del adobe compactado se incrementa cuando se
agregan al suelo fibras de bagazo de Agave Angustifolia Haw con longitudes de 10, 15 y 20
mm, a una concentración con respecto al peso de 0.25, 0.50, 0.75. para cada una de las
longitudes.
La resistencia a flexión y a compresión del adobe compactado es mejorada si se utilizan
fibras de bagazo de agave con dimensiones de 10, 15, 20 y 25 mm.
La resistencia a flexión y a compresión del adobe compactado es mejorada si se utilizan
fibras de bagazo de agave con concentraciones de 0.25, 0.50, 0.75 y 1 %
La resistencia a flexión y a compresión del adobe compactado es mejorada si se utilizan
fibras de bagazo de agave con una interacción entre la longitud y la concentración de la
fibra en el adobe.
TESIS DE MAESTRIA
JOSÉ LUIS MONTES BERNABÉ 1
CAPITULO I
GENERALIDADES
TESIS DE MAESTRIA
JOSÉ LUIS MONTES BERNABÉ 2
1.1 introducción
Las arcillas son un sedimento o depósito mineral que es plástico cuando se humedece y
consiste de un material granuloso muy fino, formado por partículas muy pequeñas cuyo
tamaño es inferior a 4 micras, se componen principalmente de silicatos de aluminio
hidratados. La arcilla es un material natural, abundante utilizado desde la antigüedad en
Mesopotamia en la llanura aluvial entre el Tigris y Éufrates en el año 6000 A de C, se
utilizaba para la construcción de viviendas al elaborar el adobe, un material abundante y de
fácil manejabilidad para la construcción. Sus usos provienen de Egipto y lejano Oriente
pasando por Europa a través de Grecia y Roma (Castro y col., 2007).
El adobe es un bloque elaborado artesanalmente de una mezcla a base de suelo con un
contenido balanceado de materiales finos (arcilla) y de materiales gruesos (arena), así como
material orgánico y agua, siendo secados preferentemente a la sombra. A este adobe lo
llamamos adobe simple. Si además se le añade un material estabilizante para hacerlo más
resistente a la humedad, entonces se obtiene adobe estabilizado. Una de las variables que
más influye en las propiedades del adobe es la relación arcilla / arena. Si no hay suficiente
arcilla la mezcla del suelo con el resto de los componentes, incluyendo el agua, no será
suficientemente fuerte como para lograr la consistencia necesaria que debe presentar el
adobe para soportar las acciones a las que estará sometido. Si por el contrario no hay
suficiente arena, el adobe se fisura por retracción durante el proceso de secado. La arcilla,
actúa como aglomerante manteniendo unida la masa, mientras que la arena sirve de
esqueleto interno de la masa, además de ser la que le da resistencia la dureza al adobe. Es
por esto que la combinación óptima entre ambos constituyentes influye en un mejor
comportamiento del adobe como material. El material orgánico tiene como función limitar
las variaciones que se producen en el adobe durante el proceso de retracción que ocurre en
la etapa de secado, es decir, evitar que el adobe se fisure durante esta etapa. Además, el
material orgánico le concede ligereza a la pieza, lo cual resulta muy ventajoso para su
manipulación, ya que debido a su gran tamaño estos adobes suelen ser muy pesados. Otras
funciones de las fibras son facilitar la aceleración del secado a través de un drenaje de la
humedad hacia el exterior por los canales de la fibra, aumentar la resistencia a la tracción
TESIS DE MAESTRIA
JOSÉ LUIS MONTES BERNABÉ 3
(éste es uno de los principales objetivos con que se utiliza la fibra) además de aumentar la
resistencia a la compresión. La mayoría de las fibras orgánicas cuentan con una desventaja,
y es que deben ser picadas en trozos pequeños para poder ser mezcladas en la masa de
adobe.
Las características principales del adobe es que se elaboran con un material barato,
abundante, reciclable, térmico e ideal para zonas áridas, aislante acústico, no es flamable.
Hasta hace poco todavía se utilizaba en la costa Peruana.
Se han definido dos tipos de suelos apropiados para la elaboración de los adobes. Tipo I y
Tipo II. El suelo Tipo I debe contener entre un 15 y un 40 % de arcilla y entre un 50 y un
70 % de arena. El suelo Tipo II puede contener limo, pero siempre y cuando el contenido
de arcilla más limo esté comprendido entre el 25 y el 40 % (siendo el porcentaje de arcilla
mayor del 10 %) y arena entre el 60 y el 70 %. Podemos decir que lo más importante es que
se cumpla el porcentaje de finos, no importando tanto que no se cumpla el de gruesos, pues
éstos pueden añadirse posteriormente, lo que permite que el margen de suelos que se
pueden utilizar para la elaboración de adobes sea más amplio. En los suelos donde es
necesario adicionar arena se considera ésta, como un componente más. El suelo o tierra
apropiada para la fabricación de adobe debe encontrarse en el mismo lugar donde se va a
construir tanto el taller para elaborar los ladrillos de adobe como la propia edificación. En
esto se basa fundamentalmente su bajo costo.
Suelo no cohesivo (granular): son suelos compuestos de rocas, piedras, gravas y arenas, o sea suelos de granos gruesos, en el caso de suelos granulares el proceso de compactación más adecuado resulta el de la vibración, pero debe tenerse en cuenta, como ya se sabe, que el comportamiento de los suelos gruesos depende mucho de la granulometría. Suelo cohesivo: son suelos arcillosos y limosos o sea material de grano muy fino.
Suelos mixtos: en la naturaleza la mayoría de los suelos están compuestos por una íntima
mezcla de partículas de muchísimos tamaños.
TESIS DE MAESTRIA
JOSÉ LUIS MONTES BERNABÉ 4
1.1.2.1. Adobe semiestabilizado
Se clasifica como un adobe resistente a la humedad, debido al incorporado de estabilizantes
en la mezcla para su elaboración de un 3.5 % de su peso, en forma de agente estabilizador o
agente impermeabilizante, dicho estabilizador posee gran importancia en la protección del
bloque durante el proceso del curado. La emulsión asfáltica es el principal estabilizador
debido a la facilidad de su uso y bajo costo, se debe de adicionar el agente estabilizador
antes del vaciado al molde. En los adobes estabilizados debe limitarse la proporción de agua que asimila al 4 % de su
peso, requiriendo para ello la incorporación de una emulsión asfáltica que fluctúa entre el 6
al 12 % de su peso total.
Es un proceso de la disminución o minimización de espacios vacíos por medio de la acción
mecánica de los equipos de compactación. Durante este proceso se pueden mejorar las
características del suelo, con un aumento simultáneo de densidad. Por lo que con la
compactación de un suelo se busca una mayor capacidad de su carga. Al compactar un
suelo se obtiene mayor densidad del mismo, debido a lo anterior se obtiene una mejor
distribución de fuerzas que actúan directamente sobre el suelo, lo que nos da una mayor
capacidad de carga. Disminución de la contracción del suelo.
El adobe compactado es una nueva alternativa para la construcción de viviendas donde se
mejoran las características del suelo mediante la estabilización mecánica provista por una
máquina compactadora manual, con lo que se promueve el uso del suelo como material de
construcción. Con esta alternativa se obtienen muros más resistentes a la compresión,
flexión y una elevada resistencia a la erosión con lo cual se obtiene un material con mejor
comportamiento ante los sismos.
TESIS DE MAESTRIA
JOSÉ LUIS MONTES BERNABÉ 5
1.2 Fibra
Estructura de origen animal, vegetal, mineral o sintético parecida al pelo. Su diámetro no
suele ser superior a 0,05 cm. Las fibras se utilizan, entre otras muchas aplicaciones, en
productos textiles y se clasifican en función de su origen, de su estructura química o de
ambos factores.
Las fibras naturales pueden proceder de origen animal (tipos de lana, seda,...), vegetal
(algodón, lino, yute, cáñamo, sisal...) o mineral (asbestos,...).
Desde un punto de vista químico, las fibras de origen animal son proteínas resistentes a la
mayoría de los ácidos orgánicos.
También resisten, en unas condiciones determinadas, la acción de ciertos ácidos minerales
como el ácido sulfúrico (H2SO4). Por el contrario, las bases o álcalis poco agresivos pueden
dañar las fibras proteínicas y los álcalis fuertes como el hidróxido de sodio (NaOH) pueden
disolverlas por completo.
1.2.2 Fibras vegetales
Las fibras vegetales son principalmente de celulosa, que, a diferencia de las proteínas de las
fibras de origen animal, es resistente a los álcalis. Estas fibras son asimismo resistentes a la
mayoría de los ácidos orgánicos, pero los ácidos minerales fuertes las destruyen. La
utilización incorrecta de la mayoría de los blanqueadores puede debilitar o destruir estas
fibras.
Desde el punto de vista de su estructura, las fibras vegetales se clasifican en cuatro tipos
principales.
En primer lugar, fibras de semillas, que forman el pelo suave que envuelve las semillas de
algunas plantas.
TESIS DE MAESTRIA
JOSÉ LUIS MONTES BERNABÉ 6
El segundo tipo es el de las fibras de líber, las fibras fuertes que crecen entre la corteza y el
tallo de muchas plantas dicotiledóneas.
Las fibras vasculares son las fibras fuertes que se encuentran en las hojas y los tallos de las
monocotiledóneas, y
El cuarto tipo de fibras vegetales es el constituido por los tallos completos de algunas
gramíneas.
La utilidad de algunas de estas variedades de fibras es limitada. Tal es el caso, por ejemplo,
de las tiras de cutícula de las hojas, como la rafia, las fibras de la cáscara de las frutas, el
esparto y las fibras de la palmera.
Sólo dos fibras de semillas tienen valor comercial: el algodón y el capoc. El algodón, la
fibra más versátil y utilizada de todas, es la única de semillas utilizada en la industria. El
capoc no puede hilarse, pero se utiliza como relleno en tapicería. Al ser hueco, el capoc
flota y se ha utilizado, por ejemplo, en chalecos salvavidas, aunque hoy se ha visto
desplazado por otros materiales. Las distintas variedades de fibras de líber se utilizan para
fabricar muchos productos, desde tejidos de alta calidad hasta cuerdas.
Los tejidos de hilo se fabrican con lino. El cáñamo, el yute, el ramio y la crotalaria se
emplean para fabricar paños más toscos, sogas y bramantes. Las fibras vasculares se
destinan casi en su totalidad a la fabricación de cuerdas.
Entre las fibras de este tipo se encuentran el agave (maguey o pita), el cáñamo de Manila y
la yuca. Las fibras vasculares de la piña se han utilizado en la fabricación de tejidos.
Mención aparte merece el henequén, agave silvestre que se cultiva sobre todo en la
península de Yucatán, México.
Sus hojas, carnosas y punzantes, contienen multitud de fibras duras semejantes al cáñamo
con las que se han elaborado tejidos y cordelería desde la época de los mayas, a quienes fue
de gran utilidad.
TESIS DE MAESTRIA
JOSÉ LUIS MONTES BERNABÉ 7
Los tallos de algunas gramíneas, entre ellas el esparto, y algunos tipos de paja se tejen
como si fueran fibras para fabricar sombreros y esteras. Las fibras de origen vegetal tienen
muchas aplicaciones en la industria del papel. El algodón y el lino son la base de algunos
papeles rugosos de calidad, mientras que las gramíneas, el cáñamo, el yute y el cáñamo de
Manila se utilizan para fabricar papeles de embalaje y otros de menor calidad. El papel de
los periódicos y el papel de tipo kraft se fabrican con fibra de madera tratada químicamente.
Con fibra de madera y bagazo (la fibra de la caña de azúcar), y mediante un proceso similar
al de la fabricación del papel, se obtienen tableros para la construcción.
1.2.3 Fibras naturales minerales
La fibra natural mineral se considera como "una partícula que tiene una relación entre su
longitud y su diámetro de 3 a 1 (ratios de aspecto > 3:1). También son determinantes sus
propiedades de superficie, su flexibilidad, y su capacidad para romperse en partículas.
Estas fibras se forman directamente por el proceso mineral natural, o bien por
fragmentación de cristales más grandes. Se citan: asbestos, wollastonita, attapulgita,
cepolita, y zeolitas.
La fibra de vidrio es la única fibra de origen inorgánico (mineral) que se utiliza a gran
escala en los tejidos corrientes. Se fabrica moldeando o soplando el vidrio fundido hasta
formar hilos.
Se ha descubierto que la fibra de amianto, que se empleaba en el pasado en aislamientos y
protecciones ignífugas, es cancerígena. Para la fabricación de gasa se utiliza alambre fino
de metal, mezclado con fibras orgánicas que forman un patrón determinado. Sin embargo,
la mayoría del hilo metálico consiste en tiras delgadas de hoja de metal similares al
espumillón. Para conseguir más resistencia, las hojas de metal se intercalan con capas
delgadas o película de plástico. Otros hilos metálicos están formados por un núcleo de
algodón rodeado de una tira delgada o una hebra de metal cubierta por una sustancia
viscosa e impregnada de polvo metálico. El material aislante llamado lana de roca es una
sustancia fibrosa hecha de viruta de fresadora, piedra caliza o roca silícea.
TESIS DE MAESTRIA
JOSÉ LUIS MONTES BERNABÉ 8
El contenido de agua óptimo o humedad óptima es el contenido de agua necesaria para
obtener en el material el peso volumétrico seco máximo, teniendo en el proceso de
compactación el papel de lubricante entre partículas de material, ofreciendo un mejor
acomodamiento y un menor número de huecos o vacíos.
1.3 Resistencia a flexión
Definición: Técnicamente la resistencia a la flexión (RF) se define como el cociente del
momento flexionante (M), producida por la fuerza máxima (FM) aplicada, y el momento de
resistencia del material (W). (Navarro, 2005).
MRfW
=
Casi todas las estructuras mecánicas, desde las vigas hasta los troncos de los árboles o las
extremidades de los seres humanos, están sometidas a diversos tipos de esfuerzos, cuando
el esfuerzo es una simple compresión o tracción, la forma del objeto es irrelevante, puesto
que la deformación solo depende del área de la sección transversal. Sin embargo, la
resistencia de un objeto a doblarse o su capacidad de doblarse sin romperse depende no
solo de la composición, sino también de la forma del objeto. Por ejemplo, un tubo hueco
hecho de una determinada cantidad de material es mas fuerte que una barra maciza de la
misma longitud construida con la misma cantidad del mismo material. (Kane y col. 1996)..
Se presenta la resistencia de fluencia de la flexión en lugar de la resistencia a la flexión para
aquellos materiales que no se rompen en el ensayo de flexión. Sinónimo de módulo de
rotura.
TESIS DE MAESTRIA
JOSÉ LUIS MONTES BERNABÉ 9
1.4 Resistencia a la compresión
Capacidad del material para resistir a las fuerzas que intentan comprimirlo o apretarlo. El
esfuerzo de compresión es la resultante de las tensiones o presiones que existe dentro de un
sólido deformable o medio continuo, caracterizada porque tiende a una reducción de
volumen o un acortamiento en determinada dirección. En general, cuando se somete un
material a un conjunto de fuerzas se produce tanto flexión, como cizallamiento o torsión,
todos estos esfuerzos conllevan la aparición de tensiones tanto de tracción como de
compresión.
En un prisma mecánico el esfuerzo de compresión puede caracterizarse más simplemente
como la fuerza que actúa sobre el material de dicho prisma, a través de una sección
transversal al eje baricéntrico, lo que tiene el efecto de acortar la pieza en la dirección de
eje baricéntrico.
En ingeniería se necesita saber cómo responden los materiales sólidos a fuerzas externas
como la tensión, la compresión, la torsión, la flexión o la cizalladura. Los materiales sólidos
responden a dichas fuerzas con una deformación elástica (en la que el material vuelve a su
tamaño y forma originales cuando se elimina la fuerza externa), una deformación
permanente o una fractura.
La compresión es una presión que tiende a causar una reducción de volumen. Cuando se
somete un material a una fuerza de flexión, cizalladura o torsión, actúan simultáneamente
fuerzas de tensión y de compresión. Por ejemplo, cuando se flexiona una varilla, uno de sus
lados se estira y el otro se comprime. Probablemente, el caso más sencillo que se puede
considerar para empezar es el de una barra metálica inicialmente recta, de sección
constante, sometida en sus extremos a dos fuerzas colineales dirigidas en sentidos opuestos
y que actúan en el centro de las secciones. Para que haya equilibrio estático, las magnitudes
de las fuerzas deben ser iguales. Si están dirigidas en sentido de alejarse de la barra, se dice
que ésta esta sometida a tracción, mientras que si actúan hacia la barra, existe un estado de
compresión. Bajo la acción de estas dos fuerzas aplicadas se originan otras fuerzas internas
Resultados de resistencia a flexión de adobe compactado reforzado con fibra El experimento fue de dos factores y cuatro niveles (42) dando16 tratamientos con 5
repeticiones cada uno, realizándose ochenta pruebas a flexión..
Análisis descriptivo para resistencia a flexión
Al termino de las pruebas a flexión de los adobes compactados los resultados se pueden
observar en la grafica de la figura 24, se obtuvo el valor mas alto en el tratamiento con una
longitud de fibra de 15 mm y una concentración de 1%, en general los valores mas altos se
obtuvieron con una longitud de 25 mm y una concentración de 0.75 y 25 %, presentando
valores desde 0.57 hasta 0.65 MPa de resistencia.
Mpa
longitud
porcentaje
252015100
1.00
0.75
0.50
0.25
0.00
1.00
0.75
0.50
0.25
0.00
1.00
0.75
0.50
0.25
0.00
1.00
0.75
0.50
0.25
0.00
1.00
0.75
0.50
0.25
0.00
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
Boxplot of Mpa vs longitud, porcentaje
Figura 24.- Grafica de cajas, resistencia a flexión
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JOSÉ LUIS MONTES BERNABÉ 85
Resultados de resistencia a compresión de adobe compactado reforzado con fibra
El experimento fue de dos factores y cuatro niveles (42) dando16 tratamientos con 5
repeticiones cada uno, realizándose ochenta pruebas a compresión.
Análisis descriptivo para resistencia a compresión Al termino de las pruebas de compresión los resultados se pueden observar en la grafica de
la figura 25, se obtuvieron los valores mas altos en los tratamiento con una longitud de
fibra de 10, 20 y 25 mm con concentraciones de 1, 0.25 y 1% respectivamente, presentando
los valores mas bajos el tratamiento con una longitud de fibra de 15 mm. En general los
valores mas altos se obtuvieron con una longitud de 25 mm y una concentración de 0.1%,
presentando valores desde 7.50 hasta 0.76 MPa de resistencia.
Mpa
longitud
porcentaje
252015100
1.00
0.75
0.50
0.25
0.00
1.00
0.75
0.50
0.25
0.00
1.00
0.75
0.50
0.25
0.00
1.00
0.75
0.50
0.25
0.00
1.00
0.75
0.50
0.25
0.00
10
9
8
7
6
5
4
3
Boxplot of Mpa vs longitud, porcentaje
Figura 25.- Grafica de cajas, resistencia a compresión
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JOSÉ LUIS MONTES BERNABÉ 86
4.1 Análisis estadístico Pruebas a flexión
PRUEBA DE NORMALIDAD PARA FLEXION
Mpa
Perc
ent
0.90.80.70.60.50.40.30.20.10.0
99.9
99
9590
80706050403020
10
5
1
0.1
Mean
0.263
0.4341StDev 0.1227N 80AD 0.455P-Value
test de normalidadNormal
Figura 26.-Prueba de normalidad, resistencia a flexión.
Conclusión:
Basado en el argumento y en la prueba es razonable asumir que los datos no se desvían
substancialmente de una distribución normal.
Los datos vienen de una distribución normal, ya que los puntos siguen la línea de
referencia.
Si los datos no vinieran de una distribución normal, los puntos no seguirán la línea.
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Pruebas a compresión TEST DE NORMALIDAD PARA LAS PRUEBAS DE COMPRESION
Esta prueba asume que la población esta normalmente distribuida.
Mpa
Perc
ent
111098765432
99.9
99
9590
80706050403020
10
5
1
0.1
Mean
0.619
6.776StDev 1.415N 75AD 0.285P-Value
tes de normalidadNormal
Figura 27.- Prueba de normalidad, resistencia a compresión.
Conclusión: Basado en el argumento y en la prueba es razonable asumir que los datos no se desvían
substancialmente de una distribución normal.
Los datos vienen de una distribución normal, ya que los puntos siguen la línea de
referencia.
Si los datos no vinieran de una distribución normal, los puntos no seguirán la línea.
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Procesamiento de resultados
Los resultados de resistencia a flexión y a compresión fueron analizados con el programa
estadístico SAS (Statistical Analysis System) en la versión 9.0 para Windows, mediante
pruebas de análisis de varianza y pruebas de medias a través de la prueba de Tukey e
intervalos de mínima significancia a un nivel del 5%. Se utilizó un arreglo factorial 42 (dos
factores con cuatro niveles) dando un total de 16 tratamientos y 5 repeticiones, para un total
de 80 unidades experimentales; el modelo empleado para cada uno de los ensayos fue:
( )80 4 4 8016y C L CLμ ε= + + + +
Donde: C = El efecto del factor concentración (0.25, 0,50, 0.75 y 1.00%)
L = El efecto del factor longitud (10, 15, 20, y 25 mm)
4.2 Resistencia a flexión de adobe compactado reforzado con fibra.
El análisis se inició con la codificación de datos en el programa SAS, arrojando los
siguientes resultados mostrados en la tabla 14, en donde se muestra el análisis de varianza
ANOVA. Indicando que la concentración y la longitud de la fibra son significativas al 5%
(P< 0.05), no así la interacción de ambas.
TESIS DE MAESTRIA
JOSÉ LUIS MONTES BERNABÉ 89
Tabla 12- Análisis de varianza (ANOVA) para resistencia a flexión de adobe compactado.
Análisis de medias por tratamientos para resistencia a compresión En la tabla 19 se realizó el análisis por tratamientos, el adobe que tuvo una mayor
resistencia a compresión fue el tratamiento C1.00L25 que se realizó con una concentración de
1.00% (C1.00) y una longitud de 25mm (L25 ) con un valor promedio de 8.5120 MPa. Sin
embargo como se observa en la misma tabla este tratamiento no es estadísticamente
significativo a los tratamientos C1.00L10 , C1.00L20 , C0.75L25 , C0.25L20 , C0.50L25 , C0.25L25 ,
C1.00L15 , C0.25L10 , C0.50L10 , C0.50L15 .
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Tabla 16.- Análisis por tratamientos, resistencia a compresión
Tukey Agrupamiento Media Tratamiento
A 8.5120 C1.00L25
A 8.4200 C1.00L10
B A 7.7500 C1.00L20
B A 7.7360 C0.75L25
B A 7.5700 C0.25L20
B A C 7.2980 C0.50L25
B D A C 7.1980 C0.25L25
B D A C 7.0940 C1.00L15
B D A C 6.5160 C0.25L10
B D A C 6.3500 C0.50L10
B D A C 6.3140 C0.50L15
B D C 5.7920 C0.75L15
B D C 5.6500 C0.75L20
B D C 5.6240 C0.75L10
D C 5.1420 C0.25L15
5.0240 C0.50L20
Gráficamente las figuras 32 y 33 muestran el valor más alto de resistencia a compresión
con fibras de 25 mm de longitud y con una concentración de fibra de 1.00% con un valor de
8.5120 MPa, seguido por el tratamiento C1.00L10 con una concentración de 1.00% y longitud
de 10 mm con un valor máximo de 8.4200 MPa, Valores mayores al valor promedio de la
resistencia a compresión del adobe testigo que fue de 6.858 MPa.
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JOSÉ LUIS MONTES BERNABÉ 96
RESISTENCIA A COMPRESIÓN
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 5 10 15 20 25 30
LONGITUD DE FIBRA (mm)
RES
ISTE
NC
IA (M
Pa)
0.25%0.50%0.75%1.00%
Figura 31.- Grafica de resistencia a compresión, series: concentraciones.
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RESISTENCIA A COMPRESIÓN
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
CONCENTRACIÓN DE FIBRA (%)
RES
ISTE
NC
IA (M
pa)
10 mm15 mm20 mm25 mm
Figura 32.- Grafica de resistencia a compresión, series: longitudes.
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JOSÉ LUIS MONTES BERNABÉ 98
Análisis de medias por factor longitud para resistencia a compresión.
Factor Longitud (dimensión)
En la tabla 21 se puede observar que el valor máximo es con una longitud de 25 mm,
existe una diferencia significativa con las longitudes de 10, 15 y 20 mm. Así mismo entre
las longitudes de 10, 15 y 20 mm no existe una diferencia significativa. Este análisis se
realizo con un valor critico del rango estudentizado de 3.73047 y una diferencia
significativa minima (DSM) de 0.0796 MPa.
Tabla 17.- Análisis de medias del factor longitud
Tukey agrupamiento
Media Longitud (Dimensión)
mm A 7.6860 25 B 6.7275 10 B 6.4985 20 B 6.0855 15
Gráficamente la figura 35 muestra que para la longitud de 25 mm el valor más alto de
resistencia a compresión es de 7.686 MPa, disminuyendo para longitudes de 10, 15 y 20
mm con valores medios de 6.7275 MPa, 6.0855MPa y 6.4985 MPa respectivamente.
Figura 33.- LSD y prueba de medias para el factor longitud.
RESISTENCIA A COMPRESIÓN
6.858 6.7275 6.0855 6.4985 7.686
0
5
10
0 10 15 20 25 LONGITUD DE FIBRA (mm)
RES
ISTE
NC
IA
(MPa
)
TESIS DE MAESTRIA
JOSÉ LUIS MONTES BERNABÉ 99
DISCUSION
En datos reportados de resistencia ultima a tensión de fibra de bagazo de Agave
Angustifolia Haw las fibras de longitud igual a 10 mm son las que tienen el valor mas alto
de 14.83 MPa, con respecto a las de longitud 15 y 20 mm las cuales reportan una
resistencia de 14.77 y 13.99 MPa respectivamente, por lo que la expectativa fue obtener los
valores mas altos de resistencia tanto a flexión como a compresión en los adobes
reforzados con fibra con longitudes menores a 25 mm de longitud. Los resultados obtenidos en este trabajo muestran que la resistencia tanto a flexión como a
compresión del adobe compactado son incrementadas al adicionarle fibra de bagazo de
agave, esto sucede con la fibra de 25 mm de longitud en una concentración de 0.75 % para
la resistencia a flexión y 1% para la resistencia a compresión. Por lo que se puede observar
que la mayor resistencia fue obtenida con las fibras de mayor longitud de los cuatro niveles
que se utilizaron, esto es debido a que en una unión interfacial entre la fibra y la matriz , la
unión fibra-matriz cesa en los extremos de la fibra, Por lo que es necesaria una longitud
crítica de fibra para un aumento efectivo de la resistencia del material compuesto por lo
que en cada extremo de la fibra no hay transmisión de carga desde la matriz, bajo un
esfuerzo aplicado la carga máxima en la fibra se alcanza solamente en el centro del eje de la
fibra y a medida que aumenta la longitud de la fibra, el refuerzo de la fibra se hace mas
efectivo.
TESIS DE MAESTRIA
JOSÉ LUIS MONTES BERNABÉ 100
CONCLUSIONES
La adición de fibra de bagazo de Agave Angustifolia Haw al adobe compactado
incremento la resistencia a flexión de 0.560 MPa a 0.604 MPa, existe un incremento en la
resistencia de 7.86% con respecto al adobe compactado testigo.
La adición de fibra de bagazo de Agave Angustifolia Haw al adobe compactado
incremento la resistencia a compresión de 6.858 MPa a 8.512 MPa, existe un incremento
en la resistencia de 24.12% con respecto al adobe compactado testigo.
El tratamiento que incrementó la resistencia a flexión fue el de una concentración de 0.75%
de fibra con respecto al peso del adobe y una longitud de fibra de 25mm.
El tratamiento que incrementó la resistencia a compresión fue el de una concentración de
1.00% de fibra con respecto al peso del adobe y una longitud de fibra de 25mm.
Con la adición de fibra de bagazo de Agave Angustifolia Haw al adobe compactado hubo
un incremento a la resistencia a flexión y a compresión, con una longitud de fibra de 25 mm
pudiéndose aplicar en ambos casos una concentración de 0.75%.
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JOSÉ LUIS MONTES BERNABÉ 101
RECOMENDACIONES
Con los resultados alcanzados en este trabajo se cumplen con los objetivos planteados al
inicio del mismo, surgiendo nuevas interrogantes, motivo de estudio para trabajos
posteriores.
Realizar otros estudios con otras longitudes de fibra superiores a los 25 mm.
Evaluar la resistencia a flexión y compresión del adobe compactado con fibras orientadas
longitudinalmente y transversalmente.
Evaluar la resistencia mecánica del adobe compactado adicionado con fibras tratadas en su
superficie.
Efectuar un análisis de adherencia entre la fibra y la matriz.
TESIS DE MAESTRIA
JOSÉ LUIS MONTES BERNABÉ 102
REFERENCIAS
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ANEXOS
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JOSÉ LUIS MONTES BERNABÉ 105
OBRA: Material de Banco ENSAYE NUMERO: 1UBICACIÓN: CRUZ BLANCA FECHA DE INICIACION: 11-Sep-08ESTUDIO: Granulometría FECHA DE INFORME: 12-Sep-08SOLICITO: SONDEO N° 1
MUESTRA N° UnoP.V. SUELTO
Capsula No. 28Peso h+cap. 143.00 gr Peso h+Tara 18052.0 grPeso s+cap. 138.60 gr Peso Tara 5134.0 gr pesons + cap.= 202.2 gAgua 4.40 gr Peso neto 12918.0 gr Peso capsula= 2.2 gPeso capsula 35.90 gr Peso corr. 13616.3 grPeso s. Seco 102.70 gr Vol. Tara 9770.0 cm3 NOTA: se considera el peso de la capsula de 2.2 g.% w 4.28 Peso Vol. 1394 kg/m3 debido a que el material se peso con la misma.
0.00183DATOS DEL ENSAYE:Resistencia a la compresión axialLargo (cm): 11.66 11.88 14.40 13.93 12.43Carga primera grieta (Kg). 11500 13000 13100 9000 8000Carga primera grieta corregida (Kg) 10952 12441 12540 8394 7363Carga de ruptura (Kg). 13880 13900 16250 12900 9410Carga de ruptura corregida (Kg). 13315 13334 15632 12342 8817Resistencia a la primera grieta (kg/cm2) 61.3 68.1 56.7 39.4 38.6Resistencia a la compresión (kg/cm2) 74.5 73.0 70.6 57.9 46.2
Resistencia a la flexiónSeparación de apoyos (cm) 18 18 18 18 18No. de anillo de carga A10061 A10061 A10061 A10061 A10061Lectura de anillo de carga 35.50 35.00 36.00 28.50 35.00Carga de ruptura a flexión (kg) 190.1 187.4 192.8 152.4 187.4Resistencia a la flexión (kg/cm2) 4.9 4.8 4.9 3.8 4.7
0.00176DATOS DEL ENSAYE:Resistencia a la compresión axialLargo (cm): 14.82 14.70 15.00 14.78 14.30Carga primera grieta (Kg). 9500 9000 8890 7750 13270Carga primera grieta corregida (Kg) 8910 8394 8280 7105 12709Carga de ruptura (Kg). 12380 11800 15160 18870 18240Carga de ruptura corregida (Kg). 11826 11250 14567 18191 17576Resistencia a la primera grieta (kg/cm2) 39.2 37.2 66.6 55.8 57.8Resistencia a la compresión (kg/cm2) 52.0 49.9 63.1 79.9 79.9
Resistencia a la flexiónSeparación de apoyos (cm) 18 18 18 18 18No. de anillo de carga A10061 A10061 A10061 A10061 A10061Lectura de anillo de carga 30.00 25.00 18.00 35.00 30.00Carga de ruptura a flexión (kg) 160.5 133.6 95.9 187.4 160.5Resistencia a la flexión (kg/cm2) 4.0 3.3 2.5 4.6 4.0
0.002DATOS DEL ENSAYE:Resistencia a la compresión axialLargo (cm): 14.74 13.82 13.41 11.80 14.90Carga primera grieta (Kg). 6900 9000 9500 5390 7000Carga primera grieta corregida (Kg) 6245 8394 8910 4932 6332Carga de ruptura (Kg). 16260 15250 16840 7150 8610Carga de ruptura corregida (Kg). 15642 14655 16209 6487 7992Resistencia a la primera grieta (kg/cm2) 27.5 39.3 43.2 27.3 27.7Resistencia a la compresión (kg/cm2) 69.0 68.6 78.5 35.9 34.9
Resistencia a la flexiónSeparación de apoyos (cm) 18 18 18 18 18No. de anillo de carga A10061 A10061 A10061 A10061 A10061Lectura de anillo de carga 36.10 30.00 35.00 15.00 13.00Carga de ruptura a flexión (kg) 193.3 160.5 187.4 79.7 69.0Resistencia a la flexión (kg/cm2) 4.7 3.8 4.6 1.9 1.6
0.00178DATOS DEL ENSAYE:Resistencia a la compresión axialLargo (cm): 13.03 13.08 13.27 14.88 12.94Carga primera grieta (Kg). 12000 11300 12000 12500 9000Carga primera grieta corregida (Kg) 11449 10754 11449 11945 8394Carga de ruptura (Kg). 17380 17670 18560 21140 17360Carga de ruptura corregida (Kg). 16736 17076 17889 20444 16717Resistencia a la primera grieta (kg/cm2) 57.2 53.5 56.2 51.7 42.2Resistencia a la compresión (kg/cm2) 83.7 85.0 87.8 88.5 84.1
Resistencia a la flexiónSeparación de apoyos (cm) 18 18 18 18 18No. de anillo de carga A10061 A10061 A10061 A10061 A10061Lectura de anillo de carga 40.30 40.50 40.00 36.50 35.50Carga de ruptura a flexión (kg) 216.0 217.0 214.3 195.5 190.1Resistencia a la flexión (kg/cm2) 5.2 5.2 5.2 4.6 4.6
0.00184DATOS DEL ENSAYE:Resistencia a la compresión axialLargo (cm): 14.50 13.35 12.32 14.20 15.60Carga primera grieta (Kg). 9500 9000 8600 11000 10500Carga primera grieta corregida (Kg) 8910 8394 7975 10456 9941Carga de ruptura (Kg). 10990 9710 9830 13870 15150Carga de ruptura corregida (Kg). 10464 9126 9250 13305 14557Resistencia a la primera grieta (kg/cm2) 40.0 41.0 42.2 48.0 41.5Resistencia a la compresión (kg/cm2) 47.0 44.5 48.9 61.1 60.8
Resistencia a la flexiónSeparación de apoyos (cm) 18 18 18 18 18No. de anillo de carga A10061 A10061 A10061 A10061 A10061Lectura de anillo de carga 36.00 39.30 40.00 26.00 31.00Carga de ruptura a flexión (kg) 192.8 210.6 214.3 139.0 165.9Resistencia a la flexión (kg/cm2) 4.8 5.3 5.4 3.6 4.2
0.00178DATOS DEL ENSAYE:Resistencia a la compresión axialLargo (cm): 14.50 14.29 15.385 15.42 15.45Carga primera grieta (Kg). 9000 8200 12510 15010 13960Carga primera grieta corregida (Kg) 8394 7570 11955 14421 13394Carga de ruptura (Kg). 14350 14650 14850 17980 15640Carga de ruptura corregida (Kg). 13776 14069 14264 17322 15036Resistencia a la primera grieta (kg/cm2) 37.6 34.4 50.5 60.7 56.3Resistencia a la compresión (kg/cm2) 61.7 63.9 60.3 73.0 63.2
Resistencia a la flexiónSeparación de apoyos (cm) 18 18 18 18 18No. de anillo de carga A10061 A10061 A10061 A10061 A10061Lectura de anillo de carga 25.00 25.00 29.00 40.00 26.00Carga de ruptura a flexión (kg) 133.6 133.6 155.1 214.3 139.0Resistencia a la flexión (kg/cm2) 3.3 3.2 3.7 5.1 3.3
0.00177DATOS DEL ENSAYE:Resistencia a la compresión axialLargo (cm): 14.32 14.42 15.35 15.36 15.36Carga primera grieta (Kg). 7000 9000 15110 13620 11190Carga primera grieta corregida (Kg) 6332 8394 14518 13057 10645Carga de ruptura (Kg). 13530 14870 15730 13690 12990Carga de ruptura corregida (Kg). 12967 14284 15124 13126 12431Resistencia a la primera grieta (kg/cm2) 28.9 37.9 61.4 55.2 45.0Resistencia a la compresión (kg/cm2) 59.1 64.4 64.0 55.5 52.5
Resistencia a la flexiónSeparación de apoyos (cm) 18 18 18 18 18No. de anillo de carga A10061 A10061 A10061 A10061 A10061Lectura de anillo de carga 28.00 18.00 28.80 38.50 26.00Carga de ruptura a flexión (kg) 149.7 95.9 154.0 206.3 139.0Resistencia a la flexión (kg/cm2) 3.6 2.2 3.7 5.1 3.3
0.00174DATOS DEL ENSAYE:Resistencia a la compresión axialLargo (cm): 13.30 13.60 13.70 14.80 14.42Carga primera grieta (Kg). 8500 9500 10500 9900 9500Carga primera grieta corregida (Kg) 7879 8910 9941 9322 8910Carga de ruptura (Kg). 14670 16000 17260 17180 15630Carga de ruptura corregida (Kg). 14088 15388 16619 16541 15026Resistencia a la primera grieta (kg/cm2) 38.5 42.6 47.2 40.9 40.2Resistencia a la compresión (kg/cm2) 68.9 73.6 79.0 72.6 67.7
Resistencia a la flexiónSeparación de apoyos (cm) 18 18 18 18 18No. de anillo de carga A10061 A10061 A10061 A10061 A10061Lectura de anillo de carga 43.20 49.50 56.80 29.10 24.00Carga de ruptura a flexión (kg) 231.6 265.5 304.8 155.7 128.2Resistencia a la flexión (kg/cm2) 5.4 6.2 7.1 3.6 3.0
0.00179 0.00178DATOS DEL ENSAYE:Resistencia a la compresión axialLargo (cm): 12.90 13.78 13.90 14.35 14.17Carga primera grieta (Kg). 13000 13100 12400 10000 10100Carga primera grieta corregida (Kg) 12441 12540 11846 9425 9528Carga de ruptura (Kg). 18930 19640 21250 12730 12330Carga de ruptura corregida (Kg). 18251 18944 20554 12173 11776Resistencia a la primera grieta (kg/cm2) 62.3 59.5 55.2 42.5 43.8Resistencia a la compresión (kg/cm2) 91.4 89.9 95.7 55.0 54.2
Resistencia a la flexiónSeparación de apoyos (cm) 18 18 18 18 18No. de anillo de carga A10061 A10061 A10061 A10061 A10061Lectura de anillo de carga 41.50 43.50 45.20 26.00 25.00Carga de ruptura a flexión (kg) 222.4 233.2 242.3 139.0 133.6Resistencia a la flexión (kg/cm2) 5.5 5.9 6.0 3.5 3.3
0.00177DATOS DEL ENSAYE:Resistencia a la compresión axialLargo (cm): 13.46 14.04 14.720 14.600 14.800Carga primera grieta (Kg). 8500 8700 9890 10450 9112Carga primera grieta corregida (Kg) 7879 8085 9311.82 9889.2 8509.700Carga de ruptura (Kg). 12110 12430 11440 11560 11560Carga de ruptura corregida (Kg). 11558 11875 10893 11012.000 11012.000Resistencia a la primera grieta (kg/cm2) 38.1 37.4 41.1 44.1 37.4Resistencia a la compresión (kg/cm2) 55.8 55.0 48.1 49.1 48.4
Resistencia a la flexiónSeparación de apoyos (cm) 18 18 18 18 18No. de anillo de carga A10061 A10061 A10061 A10061 A10061Lectura de anillo de carga 17.00 16.00 38.00 37.1 31.00Carga de ruptura a flexión (kg) 90.5 85.1 203.6 198.7 165.9Resistencia a la flexión (kg/cm2) 2.2 2.0 5.0 4.9 4.1
0.00173DATOS DEL ENSAYE:Resistencia a la compresión axialLargo (cm): 14.56 14.68 14.4 14.6 14.54Carga primera grieta (Kg). 6000 10000 10410 11480 9910Carga primera grieta corregida (Kg) 5462 9425 9847.9 10933 9332.4Carga de ruptura (Kg). 14790 14420 12950 12540 12810Carga de ruptura corregida (Kg). 14206 13844 12392 11985 12253Resistencia a la primera grieta (kg/cm2) 24.4 41.7 44.4 48.5 41.6Resistencia a la compresión (kg/cm2) 63.4 61.3 55.8 53.1 54.7
Resistencia a la flexiónSeparación de apoyos (cm) 18 18 18 18 18No. de anillo de carga A10061 A10061 A10061 A10061 A10061Lectura de anillo de carga 24.00 25.50 26.50 27.10 23.00Carga de ruptura a flexión (kg) 128.2 136.3 141.7 144.9 122.8Resistencia a la flexión (kg/cm2) 3.0 3.2 3.3 3.4 3.0
0.00181DATOS DEL ENSAYE:Resistencia a la compresión axialLargo (cm): 15.14 13.02 14.17 14.77 12.24Carga primera grieta (Kg). 9600 8000 11000 10600 7500Carga primera grieta corregida (Kg) 9013 7363 10456 10044 6848Carga de ruptura (Kg). 18930 17040 17910 18390 15110Carga de ruptura corregida (Kg). 18251 16404 17254 17723 14518Resistencia a la primera grieta (kg/cm2) 38.8 36.8 48.0 44.3 36.4Resistencia a la compresión (kg/cm2) 78.5 82.0 79.3 78.2 77.2
Resistencia a la flexiónSeparación de apoyos (cm) 18 18 18 18 18No. de anillo de carga A10061 A10061 A10061 A10061 A10061Lectura de anillo de carga 34.30 44.50 36.90 33.60 33.00Carga de ruptura a flexión (kg) 183.7 238.6 197.7 179.9 176.7Resistencia a la flexión (kg/cm2) 4.4 5.7 4.8 4.3 4.2
0.00183DATOS DEL ENSAYE:Resistencia a la compresión axialLargo (cm): 12.94 14.04 13.00 14.72 15.32Carga primera grieta (Kg). 12500 12400 12600 12300 13000Carga primera grieta corregida (Kg) 11945 11846 12044 11746 12441Carga de ruptura (Kg). 15660 16140 15700 17260 17140Carga de ruptura corregida (Kg). 15056 15525 15095 16619 16502Resistencia a la primera grieta (kg/cm2) 60.1 55.0 60.2 52.1 52.9Resistencia a la compresión (kg/cm2) 75.8 72.1 75.4 73.7 70.2
Resistencia a la flexiónSeparación de apoyos (cm) 18 18 18 18 18No. de anillo de carga A10061 A10061 A10061 A10061 A10061Lectura de anillo de carga 46.10 42.10 44.10 45.00 41.10Carga de ruptura a flexión (kg) 247.2 225.6 236.4 241.3 220.3Resistencia a la flexión (kg/cm2) 6.4 5.8 6.1 6.2 5.7
0.00185DATOS DEL ENSAYE:Resistencia a la compresión axialLargo (cm): 14.81 14.36 15.15 14.10 14.75Carga primera grieta (Kg). 10000 9500 9980 9940 7320Carga primera grieta corregida (Kg) 9425 8910 9404 9363 6662Carga de ruptura (Kg). 16260 16680 19660 19110 14110Carga de ruptura corregida (Kg). 15642 16052 18963 18426 13541Resistencia a la primera grieta (kg/cm2) 41.4 40.4 73.4 78.0 52.9Resistencia a la compresión (kg/cm2) 68.8 72.8 93.8 84.7 59.5
Resistencia a la flexiónSeparación de apoyos (cm) 18 18 18 18 18No. de anillo de carga A10061 A10061 A10061 A10061 A10061Lectura de anillo de carga 32.50 32.90 31.60 23.90 26.00Carga de ruptura a flexión (kg) 174.0 176.1 169.1 127.7 139.0Resistencia a la flexión (kg/cm2) 4.2 4.3 4.7 3.1 3.4
0.00178DATOS DEL ENSAYE:Resistencia a la compresión axialLargo (cm): 11.02 13.90 16.46 14.00 12.20Carga primera grieta (Kg). 11700 9800 9750 11600 11900Carga primera grieta corregida (Kg) 11151 9219 9168 11089 11349Carga de ruptura (Kg). 13380 15960 19840 18740 16910Carga de ruptura corregida (Kg). 12818 15349 19140 18065 16277Resistencia a la primera grieta (kg/cm2) 66.0 43.2 36.3 51.6 60.6Resistencia a la compresión (kg/cm2) 75.9 72.0 75.7 84.0 86.9
Resistencia a la flexiónSeparación de apoyos (cm) 18 18 18 18 18No. de anillo de carga A10061 A10061 A10061 A10061 A10061Lectura de anillo de carga 47.50 45.80 46.90 52.00 47.00Carga de ruptura a flexión (kg) 254.7 245.6 251.5 278.9 252.0Resistencia a la flexión (kg/cm2) 6.3 5.9 6.1 6.7 6.2
0.00181 0.00174DATOS DEL ENSAYE:Resistencia a la compresión axialLargo (cm): 13.90 14.12 13.51 14.50 14.80Carga primera grieta (Kg). 10600 10400 9900 9900 9995Carga primera grieta corregida (Kg) 10044 9838 9322 9322 9420Carga de ruptura (Kg). 22000 21270 18720 17860 18080Carga de ruptura corregida (Kg). 21309 20574 18045 17205 17420Resistencia a la primera grieta (kg/cm2) 46.9 45.1 44.7 41.8 41.4Resistencia a la compresión (kg/cm2) 99.5 94.4 86.5 77.1 76.5
Resistencia a la flexiónSeparación de apoyos (cm) 18 18 18 18 18No. de anillo de carga A10061 A10061 A10061 A10061 A10061Lectura de anillo de carga 53.30 46.00 41.50 28.00 39.20Carga de ruptura a flexión (kg) 285.9 246.6 222.4 149.7 210.0Resistencia a la flexión (kg/cm2) 6.7 6.2 5.5 3.4 4.7
SECRETARIA DE COMERCIO Y FOMENTO INDUSTRIAL NORMA MEXICANA NMX-AA-015-1985. PROTECCION AL AMBIENTE - CONTAMINACION DEL SUELO - RESIDUOS SÓLIDOS MUNICIPALES - MUESTREO – METODO DE CUARTEO. ENVIRONMENTAL PROTECTION - SOIL POLLUTION – MUNICIPAL SOLID RESIDUES - SAMPLING - QUARTER METHOD. DIRECCION GENERAL DE NORMAS NMX-AA-015-1985. PREFACIO En la formulación de esta norma participaron los siguientes organismos: - SECRETARIA DE DESARROLLO URBANO Y ECOLOGIA Dirección General de Prevención y Control de la Contaminación Ambiental. - DEPARTAMENTO DEL DISTRITO FEDERAL. Dirección General de Estudios Prospectivos. Dirección General de Programación de Obras y Servicios. Comisión de Ecología. NMX-AA-015-1985 PROTECCION AL AMBIENTE - CONTAMINACION DEL SUELO - RESIDUOS SÓLIDOS MUNICIPALES - MUESTREO - METODO DE CUARTEO. ENVIRONMENTAL PROTECTION - SOIL POLLUTION – MUNICIPAL SOLID RESIDUES - SAMPLING - QUARTER METHOD. 1 OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACIÓN. Esta Norma Oficial Mexicana, establece el método de cuarteo para residuos sólidos municipales y la obtención de especímenes para los análisis en el laboratorio. Para aquellos residuos sólidos de características homogéneas, no se requiere seguir el procedimiento descrito en esta norma. 2 REFERENCIAS. Esta norma se complementa con las siguientes Normas Oficiales Mexicanas vigentes:
• NOM-AA-19 Protección al Ambiente-Contaminación del suelo-Residuos sólidos Municipales-Peso volumétrico "IN SITU".
• NOM-AA-22 Protección al Ambiente-Contaminación del suelo - Residuos sólidos Municipales-Selección y Cuantificación de Subproductos.
• NOM-AA-61 Protección al Ambiente-Contaminación del suelo-Residuos sólidos Municipales-Generación.
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• NOM-AA-91 Protección al Ambiente-Contaminación del suelo-Residuos sólidos-Terminología. 3 DEFINICIONES. Para los efectos de esta norma, las definiciones son las que se establecen en la Norma Oficial Mexicana NOM-AA-91. 4 METODO DE CUARTEO. Para el cuarteo, la muestra debe ser representativa de la zona o estrato socioeconómico del área en estudio, obtenida según Norma Oficial MexicanaNOM-AA-61. 4.1 Aparatos y Equipo. - Báscula de piso, con capacidad de 200 kg - Bolsas de polietileno de 1.10 m x 0.90 m y calibre mínimo del No. 200, - para el manejo de los subproductos (tantas como sean necesarias). NMX-AA-015-1985 - Palas curvas - Bieldos - Overoles - Guantes de carnaza - Escobas - Botas de hule - Cascos de seguridad - Mascarillas protectoras - Papelería y varios (cédula de informe de campo, marcadores, ligas, etc.). 4.2 Procedimientos. Para efectuar este método de cuarteo, se requiere la participación de cuando menos tres personas. El equipo requerido antes descrito, está de acuerdo con el número de personas que participan en el cuarteo. Para realizar el cuarteo, se toman las bolsas de polietileno conteniendo los residuos sólidos, resultado del estudio de generación según la Norma Oficial Mexicana NOM-AA-61-. En ningún caso se toma más de 250 bolsas para efectuar el cuarteo. El contenido de dichas bolsas, se vacía formando un montón sobre un área plana horizontal de 4 m x 4 m de cemento pulido o similar y bajo techo. El montón de residuos sólidos se traspalea con pala y/o bieldo, hasta homogeneizarlos, a continuación, se divide en cuatro partes aproximadamente iguales A B C y D (Fig. 1), y se eliminan las partes opuestas A y C ó B y D, repitiendo esta operación hasta dejar un mínimo de 50 kg de residuos sólidos con los cuales se debe hacer la selección de subproductos de acuerdo a la Norma Oficial Mexicana NOM-AA-22. De las partes eliminadas del primer cuarteo, se toman 10 kg aproximadamente de residuos sólidos para los análisis del laboratorio, físicos, químicos y biológicos, con el resto se determina el peso volumétrico de los residuos sólidos "in situ", según Norma
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Oficial Mexicana NOM-AA-19. La muestra obtenida para los análisis físicos, químicos y biológicos debe trasladarse al laboratorio en bolsas de polietileno debidamente selladas e identificadas (véase marcado), evitando que queden expuestas al sol durante su transporte, además se debe tener cuidado en el manejo de la bolsa que contiene la muestra para que no sufra ninguna rotura. El tiempo máximo de transporte de la muestra al laboratorio, no debe exceder de 8 horas. NMX-AA-015-1985.
FIGURA 1. CUARTEO DE RESIDUOS SÓLIDOS MUNICIPALES NMX-AA-015-1985. Se han considerado, las cantidades anteriores como óptimas, sin embargo estas pueden variar de acuerdo a las necesidades. Sólo en el caso de que la cantidad de residuos sólidos sea menor a 50 kg, se recomienda repetir la operación de cuarteo.
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5 MARCADO. La muestra se identifica con una etiqueta, la cual debe contener la siguiente información: Número de folio de la cédula de informe de campo para el cuarteo, hora y fecha del envío, localidad, municipio, estado, procedencia de la muestra (Estrato socioeconómico) temperatura y humedad relativa del ambiente, peso de la muestra en kilogramos, datos del responsable de la toma de muestra y observaciones. 6 INFORME DE CAMPO: (ver cédula en el apéndice) En el informe debe indicar lo siguiente: - Localidad, Municipio, y Estado - Fecha y hora del cuarteo - Procedencia de la muestra (estrato socioeconómico) - Condiciones climatológicas - Cantidad de residuos sólidos tomados para el cuarteo, en kg - Cantidad de residuos sólidos obtenidos para la selección en subproductos, en kg - Datos del responsable del cuarteo - Observaciones NMX-AA-015-1985
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7 APENDICE. CEDULA DE INFORME DE CAMPO PARA EL CUARTEO DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS. No de Folio.______ Localidad________________ Municipio________________ Estado _______________ Fecha y hora del cuarteo___________________________________________________ Procedencia de la Muestra_________________________________________________ ______________________________________________________________________ Condiciones Climatológicas Imperantes Durante el Cuarteo (describa): ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Cantidad de Residuos Sólidos para el Cuarteo _______________________________ kg Cantidad de Residuos Sólidos para la Selección de Subproductos__________________ ____________________________________________________________________ kg Cantidad de Residuos Sólidos para los Análisis Físicos, Químicos y Biológicos______________________________________________________________ Responsable del Cuarteo: Nombre:_________________________________Cargo_________________________ Dependencia o Institución _________________________________________________ Observaciones __________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ NMX-AA-015-1985 8 BIBLIOGRAFIA - Journal of the Sanitary Engineering División.- Proceedings of the American Society of Civil Engineers.- "Sample Weights in Solid Waste Composition Studies".-Albert J. klee and Dennis Carrth.August, 1970. - Rolle, G Int. Research Group in Refuse Disposal (IRGR). Information Bulletin 22, 23.- Zurich.- 1954. México D.F., Marzo 18, 1985
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EL DIRECTOR GENERAL DE NORMAS. LIC. HECTOR VICENTE BAYARDO MORENO. Fecha de aprobación y publicación: Marzo 18, 1985 Esta norma cancela a la: NOM-AA-15-1975