Absorción de ladrillos, Compresión de ladrillos y Flexión de ladrillos

1.- Introducción

Ladrillo

Bloque de arcilla o cerámica cocida empleado en la construcción y para revestimientos decorativos. Los ladrillos pueden secarse al sol, pero acostumbran a secarse en hornos. Tienen un coste bastante bajo, resisten la humedad y el calor y pueden durar en algunos casos más que la piedra. Su color varía dependiendo de las arcillas empleadas y sus proporciones cambian de acuerdo a las tradiciones arquitectónicas. Algunos ladrillos están hechos de arcillas resistentes al fuego para construir chimeneas y hornos. Otros están hechos con vidrio o se someten a procesos de vitrificación. Los ladrillos se pueden fabricar de diferentes formas, dependiendo de la manera en que se vayan a colocar sus costados largos (al hilo) y sus extremos cortos (cabezales).

El ladrillo constituyó el principal material en la construcción de las antiguas Mesopotamia y Palestina, donde apenas se disponía de madera y piedras. Los habitantes de Jericó en Palestina fabricaban ladrillos hace unos 9.000 años. Los constructores sumerios y babilonios levantaron zigurats, palacios y ciudades amuralladas con ladrillos secados al sol, que recubrían con otros ladrillos cocidos en hornos, más resistentes y a menudo con esmaltes brillantes formando frisos decorativos. En sus últimos años los persas construían con ladrillos al igual que los chinos, que levantaron la gran muralla. Los romanos construyeron baños, anfiteatros y acueductos con ladrillos, a menudo recubiertos de mármol.

En el curso de la edad media, en el imperio bizantino, al norte de Italia, en los Países Bajos y en Alemania, así como en cualquier otro lugar donde escaseara la piedra, los constructores valoraban el ladrillo por sus cualidades decorativas y funcionales. Realizaron construcciones con ladrillos templados, rojos y sin brillo creando una amplia variedad de formas, como cuadros, figuras de punto de espina, de tejido de esterilla o lazos flamencos. Esta tradición continuó en el renacimiento y en la arquitectura georgiana británica, y fue llevada a América del Norte por los colonos. El ladrillo ya era conocido por los indígenas americanos de las civilizaciones prehispánicas. En regiones secas construían casas de ladrillos de adobe secado al sol. Las grandes pirámides de los olmecas, mayas y otros pueblos fueron construidas con ladrillos revestidos de piedra. Pero fue en España donde, por influencia musulmana, el uso del ladrillo alcanzó más difusión, sobre todo en Castilla, Aragón y Andalucía. El ladrillo industrial, fabricado en enormes cantidades, sigue siendo un material de construcción muy versátil. Existen tres clases: ladrillo de fachada o exteriores, cuando es importante el aspecto; el ladrillo común, hecho de arcilla de calidad inferior destinado a la construcción; y el ladrillo refractario, que resiste temperaturas muy altas y se emplea para fabricar hornos. Los ladrillos se hacen con argamasa, una pasta compuesta de cemento, masilla de cal y arena.

Tipos fundamentales

La norma MV 201-1972, anteriormente citada establece los tipos fundamentales de ladrillos que se citan a continuación:

Ladrillos Macizos.- son los que tienen forma de ortoedro compacto o bien con rebajos e profundidad no superior a 0.5 cm., que dejan completo un tanto a las dos testas. 
Las cualidades que debe poseer un ladrillo macizo son:  ser homogéneo, duro y de forma  completamente regular; estar bien moldeado teniendo las aristas vivas; ser poroso sin exceso para poder tomar el motero; tener buena sonoridad al ser golpeado y que se pueda cortar con facilidad.

Ladrillos Perforados.- son los de forma de ortoedro con taladros practicados en las tablas, de un volumen superior al diez por ciento y las secciones A y espesores c y a de los tabaquillos según las condiciones establecidas para los macizos.

Ladrillos Huecos.- se denominan así a los ladrillos en forma de ortoedro con taladros practicados en las tablas que no cumplan las condiciones establecidas para los macizos y perforados, así como los que tengan practicados huecos en los cantos o en las testas.
Las ventajas de estos ladrillos son:  menos peso a igualdad de volumen de los macizos; se necesita menos combustible en su cocción; en igualdad de calidad, resultan más baratos que los macizos, ya que en su fabricación entra menos pasta; menor coste de acarreo y mayor poder aislante que los macizos por las cámaras de aire que tienen.

Ladrillo Especial.- la norma señala que pueden emplearse en los muros resistentes otros tipos de ladrillos aplantillados, es decir de formas diferentes a las del ortoedro.

Ladrillos Recochos.- se llaman así los ladrillos  macizos que estaban en el centro del horno (al cocerlos) donde es más alta la temperatura, y son los mejor cocidos, presentando un color rojo encendido o amarillo claro, según el tipo de arcillo empleado.  Por su dureza y color se emplean para paramentos exteriores.  También se les llama “ladrillos pinta” y “recocidos”.

Ladrillos Refractarios.- la finalidad del ladrillo refractario es resistir la acción de un fuego intenso.  Se fabrican con arcilla pura refractaria, que se prepara realizando el desengrase de la arcilla con cemento de alfarero o con arena muy fina, desecando la masa y llevando la cocción hasta el rojo blanco.  Se usa para revestimiento interno de hogares, chimeneas, hornos, etc.

Ladrillos Prensados.- están confeccionados mecánicamente y se aplican sobre todo a trabajos “a cara vista” o sea aquellos que van sin ningún retoque ni accesorio y que por lo tanto se necesita el uso de un ladrillo más uniformado en cuanto al color y a las aristas que el corriente.

Propiedades de los ladrillos

Dimensiones.- varían con las regiones y procedimientos de fabricación.  Se toleran diferencias en medidas y formas de 8 a 2 mm. según calidades.

Densidades.- la densidad real del material cerámico es igual a 2.6 y la densidad aparente varía desde 1.2 para ladrillos huecos, 1.7 para los macizos y 1.9 para los vitrificados.

Absorción de agua.- varía desde un 20% para los ladrillos de tejar hasta un 10-15% el cerámico a las 24 horas de inmersión en agua.

Conductibilidad térmica.- para el material cerámico macizo el coeficiente de conductibilidad es 0.68, y para el material hueco es 0.32 Kcal./m./m2./h./°C.

Heladicidad.- el material cerámico suele resistir bien la acción de los hielos, sobre todo el bien fabricado, no debiendo perder más del 3% de su peso en el ensayo normal de heladicidad, ni agrietarse.

Arcilla

Arcilla, suelo o roca sedimentaria, plástica y tenaz cuando se humedece. Se endurece permanentemente cuando se cuece o calcina. De gran importancia en la industria, la arcilla se compone de un grupo de minerales aluminosilicatos formados por la meteorización de rocas feldespáticas, como el granito. El grano es de tamaño microscópico y con forma de escamas. Esto hace que la superficie de agregación sea mucho mayor que su espesor, lo que permite un gran almacenamiento de agua por adherencia, dando plasticidad a la arcilla y provocando la hinchazón de algunas variedades. La arcilla común es una mezcla de caolín, o arcilla china (arcilla hidratada) y de polvo fino de algunos minerales feldespáticos anhidros (sin agua) no descompuestos. Las arcillas varían en plasticidad, todas son más o menos maleables y capaces de ser moldeadas cuando se humedecen con agua. Las arcillas plásticas se usan en todos los tipos de alfarería, en ladrillos, baldosas, pipas, ladrillos refractarios y otros productos. Las variedades más comunes de arcilla y de roca de arcilla son: la arcilla china o caolín; la arcilla de pipa, similar al caolín pero con un contenido mayor de sílice; la arcilla de alfarería, no tan pura como la arcilla de pipa; la arcilla de escultura, o arcilla plástica, una arcilla fina de alfarería mezclada, a veces, con arena fina; arcilla para ladrillos, una mezcla de arcilla y arena con algo de materia ferruginosa (con hierro); la arcilla refractaria, con pequeño o nulo contenido de caliza, tierra alcalina o hierro (que actúan como flujos), por tanto, es infusible y muy refractaria; el esquisto y la marga.

2.- Descripción de los ensayos


Ø Absorción de ladrillos

-       Se cortan 5 muestras con la ayuda de la cortadora, para tener una longitud igual al ancho, se puede admitir una variación de +- 25,4 mm.

-       Se secan las muestras en el horno por 24 horas, a una temperatura constante de 110 +- 5 ºC.

-       Se determina las masas de las muestras (masa1)

-       Se sumerge las muestras secas en agua por un tiempo de 24 horas, la temperatura del agua no tiene que variar entre 15,5 y 39 ºC.

-       Luego, se sacan las muestras del agua y se limpian las superficies de las muestras con una toalla.

-       Se determina la masa de la muestras.( masa2)

-        Inmediatamente después se toman las muestras ensayadas y se sumergen en agua, la temperatura del agua debe variar entre 15,5 y 30 ºC.

-       Se calienta el agua lentamente de tal manera que, alcance el punto de ebullición en un tiempo de una hora.

-       Luego se deja hervir continuamente por un periodo de 5 horas, al cabo de las cuales se deja enfriar por pérdida natural de calor, por un periodo no menor de 16  ni mayor a 18 horas.

-       Se sacan las muestras del agua y se determina las masas de las muestras (masa3) 

Ø Resistencia a la comprensión de ladrillos

-       Usando la cortadora, se obtiene muestras de una longitud igual al ancho del ladrillo, con una tolerancia de +- 25,4 mm. Se obtienen 5 muestras.

-       Se debe igualar las caras de la muestra, de tal manera que queden planas y paralelas.

-       Se secan las muestras en el horno, a una temperatura constante de 110 +- 5 ºC, por un periodo de 24 horas.

-       Una ves seca las muestras se procede a determinar las dimensiones y las masas de las mismas.

-       Se coloca el camping de yeso:

-       Se cubre todas las caras opuestas de cada muestra con laca y se deja secar totalmente.

-       Sobre un palto enrasado de material no absorbente, ya sea de vidrio o metal preparado, se coloca una capa de pasta de yeso calcinado.

-       Inmediatamente, se encuesta una de las caras lacadas sobre el plato.

-       Durante el proceso de colocación de debe tomar en cuenta que las superficies opuestas estén aproximadamente paralelas, y que el grosor de las capas sea aproximadamente el mismo.

-       Se deja endurecer las capas por lo menos 16 horas antes de ensayar las muestras.

-       Se lleva las muestras al laboratorio para ser ensayadas.

-       Se coloca la muestra en la máquina de ensayo, se la centra con respecto del bloque superior de la máquina.

-       Se coloca una placa cuadrada de metal sobre la muestra, ésta, al igual que la muestra deberá estar centrada.

-       Se carga lentamente la máquina, hasta que el bloque superior tome contacto total con la superficie de la máquina.

-       Se encera el dial y se registra la carga máxima de rotura.


Ø Resistencia a la flexión de ladrillos

-       Usando la cortadora se igualan las caras de las muestras de tal manera, que estas puedan quedar completamente planas. Se debe tener 5 muestras.

-       Se secan las muestras en el horno, a una temperatura uniforme de 110 +- 5 ºC por un periodo de 24 horas.

-       Una vez secas se determinan se determinan las dimensiones y las masas de las muestras.

-       Se coloca la muestra del ensayo sobre soportes, éstos deben estar separados a un espacio de 175 mm.

-       Se coloca la carga en la mitad del espacio; sobre una placa de acero de 6,2 mm de espesor y 40 mm de ancho, de una longitud por lo menos al ancho de la muestra.

-       La dirección de la carga deberá ser perpendicular a la superficie cargada de la muestra.

-       Se registra la carga.


3.- Operaciones y cálculos

Ø Absorción de ladrillos


LADRILLO
(1) MASA SECA (gr.)
(2) MASA HÙMEDA(gr.)
(3) MASA HÙMEDA(gr.)
1
2848
3422
3630
2
2648
3338
3568
3
2810
3464
3662
4
3008
3636
3862
5
2896
3500
3720





- % Absorción después de 24 horas



- % Absorción después de 5 horas de ebullición



- Coeficiente de saturación


Coeficiente de saturación = ( M2 – M1 ) / (M3 – M1)


Coef  de sat1= (3422–2848)/(3630–2848)

Coef de sat 1= 0,73

Coef  de sat 2= (3338-2648)/(3568-2648)

Coef de sat  2= 0,75

Coef  de sat 3= (3464-2810)/(3662-2810)

Coef de sat 3 = 0,77

Coef  de sat 4 = (3636-3008)/(3862-3008)

Coef de sat  4 = 0,76

Coef  de sat 5 = (3500-2896)/(3720-2896)

Coef de sat 5  = 0,73




Coeficiente de saturación = (0,73+075+0,77+0,76+0,73) / 5


Coeficiente de saturación = 0,75










Ø Compresión de ladrillos


 
MASA (gr)
ALTURA (cm)
ANCHO (cm)
LARGO (cm)
AREA
(cm2)
(P) CARGA DE ROTURA(Kg)
1
3550
9,6
15,5
16,6
257,3
6880
2
3164
9,4
15,5
15,5
240,25
5520
3
2942
9,2
15,7
14,7
230,79
4180
4
3216
9,2
16,0
15,1
241,6
5240
5
3064
9,4
16,0
15,3
244,8
5460


                               A = largo * ancho

                                

C1  = 6880 / 257,3

C1 = 26,74 kg/cm2


C2  = 5520 / 240,25

C2 = 22,98 kg/cm2


C3  = 4180 / 230,79

C3 = 18,11 kg/cm2

C4  = 5240 / 241,6

C4 = 21,69 kg/cm2

C5  = 5460 / 244,8

C5 = 22,3 kg/cm2





Comprensión = (26,74+22,98+18,11+21,69+22,3)/5


Compresión = 22,36 kg/cm2 / 10


Compresión = 2,24 Mpa







Ø Flexión de ladrillos


MASA (gr.)
ANCHO (cm.)
(b)LARGO (cm.)
ALTURA (cm.)

AREA (cm2)
(P) CARGA (kg)
(L) DISTANCIA ENTRE APOYOS
1
4010
15,0
22,8
8,0
342
244,9
17,8
2
3534
14,7
22,8
8,0
335,16
224,5
17,8
3
3548
14,7
22,6
8,0
332,22
285,71
17,6
4
3926
14,8
22,6
7,7
334,48
214,29
17,6
5
3650
15,1
22,7
7,6
342,77
168,37
17,7


Módulo de ruptura =  3 P L
                                                                      2 b h2


Mr1 = 3 (244,9)(17,8) / 2 (15,0)(64)

Mr1 = 6,81 kg / cm2


Mr2 = 3 (224,5)(17,8) / 2(14,7)(64)

Mr2 = 6,37 kg / cm2


Mr3 = 3 (285,71)(17,6) / 2 (14,7)(64)

Mr3 = 8,01 kg / cm2


Mr4 = 3 (214,29)(17,6) / 2(14,8)(59,29) 

Mr4 = 6,45 kg / cm2


Mr5 = 3 ( 168,37)(17,7) / 2(15,1)(57,76)

Mr5 = 5,13 kg / cm2





Módulo de ruptura = (6,81+6,37+8,01+6,45+5,13)/5


Módulo de ruptura = 6,55 kg/cm2 / 10


Módulo de ruptura =0,66 Mpa








4.- Conclusiones y recomendaciones

Ø  Los ladrillos ensayos según la Norma INEN 297 son de tipo C, porque presenta imperfecciones en sus caras exteriores, así como variaciones de rectitud en sus aristas hasta de 8 mm.

Ø  Los ladrillos ensayados no cumplen con la Norma INEN 294 donde especifica que la resistencia mínima promedio de 5 unidades a la compresión debe de ser de 8 Mpa y nuestros ladrillos presentan una resistencia a la compresión de 2,24 Mpa.

Ø  Los ladrillos ensayados no cumplen con la Norma INEN 295 donde especifica que la resistencia mínima promedio de 5 unidades a la flexión debe de ser de 2 Mpa y nuestros ladrillos presentan una resistencia a la flexión de 0,66 Mpa.

Ø  Los ladrillos ensayados si cumplen con la Norma INEN 296 donde especifica que la absorción máxima promedio de 5 unidades debe de ser del 25 % y nuestros ladrillos presentan una absorción del 22,24 %.

Ø  Para obtener los resultados más confiables es necesario seguir los pasos establecidos por la Norma INEN vigente de lo contrario se corre el riego de obtener datos no confiables.


5.- Bibliografía

·         MANUAL DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN.  Pontificia Universidad Católica del Ecuador.

·         Normas INEN.

·         Encarta 2005



1 comentario: