Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Construcciones Departamento de Ingeniería Civil TRABAJO DE DIPLOMA Título: Producción de bloques huecos de hormigón a escala de taller local, aplicando diferentes formulaciones del Cemento de Bajo Carbono (LC3). Autora: Carlos Daniel Oña Avello Tutores: MSc. Ing. Pedro Seijo Pérez Dr. Ing. Iván Machado López Curso: 2014-2015 PENSAMIENTO I Pensamiento “Es la posibilidad de realizar un sueño lo que hace que la vida sea interesante.” Paulo Coelho DEDICATORIA II Dedicatoria De manera muy especial le dedico este trabajo a Lucia la cual ha sabido ser madre y padre para guiarme por el camino correcto con mucha paciencia y amor durante toda mi vida. A mi familia en general por apoyarme y siempre creer en mí en los momentos más difíciles. A mi novia por su cariño, amor incondicional y sobre todo por depositar toda su confianza en mí. A mis amigos de toda la vida y a mis amigos de la universidad. A todas las personas que han ayudado a realizar este trabajo de una forma u otra. Agradecimiento III Agradecimiento A mi mamá ya que sin su guía no hubiese llegado aquí. A mi familia por ser mi inspiración A mi primo Yosvel, por ser mi amigo y hermano. A mis compañeros de cuarto por estar presente en cinco años maravillosos. A mis amigos Alejandro y Miguel Ángel que de una u otra forma aportaron a este logro. A Raúl González y especialmente a mis tutores Pedro Seijo e Iván Machado, por su ayuda y apoyo. A todos los que de una u otra forma siempre estuvieron a mi lado. A todos, ¡Gracias! RESUMEN IV RESUMEN El presente trabajo evalúa la producción de bloques huecos de hormigón a escala de taller local, aplicando diferentes formulaciones del Cemento de Bajo Carbono (LC3) y cemento Portland como muestra patrón, este nuevo aglomerante se basa en la sustitución del clínquer del cemento Portland por la combinación de arcilla calcinada- piedra caliza. Para realizar este estudio se elaboraron en la planta piloto del Centro de Investigación y Desarrollo de la Construcción (CIDC), LC3 con 50% y 35% de sustitución de clínquer y una combinación 1:1 y 2:1 de arcilla calcinada-carbonato de calcio para cada uno de ellos. Con las muestras de LC3 se produjeron bloques huecos de hormigón, a los que se les realizaron ensayos de absorción y resistencia a compresión con el objetivo de evaluar sus propiedades físico-mecánicas, para determinar los requisitos visuales y de estética se les realizó el ensayo de dimensiones y paredes exteriores, los resultados obtenidos se compararon a la luz de lo especificado en la NC 247: 2010. Bloques huecos de hormigón. Especificaciones, comprobando así la calidad que tienen los aglomerantes. ABSTRACT V ABSTRACT The present work evaluates the production of hollow blocks of concrete to scale of local Workshop, applying different formulations of the Low Carbon Cement (LC3) and Portland Cement like sample pattern, this new agglomerate is based on the substitution of the clinker of the Portland Cement for the combination of clay and calcareous roast-stone. To carry out this study they were elaborated in the pilot plant of the Center of Investigation and Development of the Construction (CIDC), LC3 with 50% and 35% of clinker substitution and a combination 1:1 and 2:1 of clay roast-carbonate of calcium for each one of them. With the samples of LC3 hollow blocks of concrete took place, to those that were carried out rehearsals of absorption and resistance to compression with the objective of evaluating their physical-mechanical properties, to determine the visual requirements and of aesthetics they were carried out the rehearsal of dimensions and external walls, the obtained results were compared by the light of that specified in the NC 247: 2010. Hollow blocks of concrete. Specifications, checking this way the quality that you/they have the agglomerates. ÍNDICE VI ÍNDICE Pensamiento ...................................................................................................................... I Dedicatoria ....................................................................................................................... II Agradecimiento .................................................................................................................III RESUMEN ....................................................................................................................... IV ABSTRACT ...................................................................................................................... V ÍNDICE ............................................................................................................................ VI INTRODUCCIÓN .............................................................................................................. 1 Capítulo I: Estudio y comprensión de la sustitución de los cementos Portland por cementos ternarios en los procesos de fabricación del bloque hueco de hormigón .......... 7 1.1 Los bloques huecos de hormigón. Generalidades....................................................... 7 1.2 Características de los hormigones para la producción de bloques huecos de hormigón ......................................................................................................................................... 9 1.3 Requisitos exigidos por la norma “Bloques huecos de hormigón. Especificaciones”. (NC 247, 2010), para la producción de bloques. ..............................................................10 1.3.1 Métodos de ensayos. Compresión, absorción y dimensiones. .............................13 1.4 Producción de bloques. Generalidades. .....................................................................15 1.4.1 Producción industrial de bloques. Máquina de producción de bloques HQ12 puesta en funcionamiento en Argentina. ...................................................................15 1.4.1.2 Otras máquinas utilizadas en la producción industrial de bloques huecos de hormigón...................................................................................................................18 1.2.2 Proceso de fabricación de bloques en talleres locales. ....................................20 1.5 Características de las materias primas utilizadas en la producción de bloques huecos de hormigón. ....................................................................................................................28 1.5.1 Cemento Portland Ordinario. Generalidades. ..........................................................29 1.5.1.1 Tipos de Cemento Portland. ..........................................................................30 1.5.2 Cementos Mezclados. .............................................................................................31 ÍNDICE VII 1.5.2.1 Cemento de Bajo Carbono. Generalidades. ..................................................33 1.6 Conclusiones Parciales. .............................................................................................35 Capitulo II: Fabricación y propiedades físico mecánicas del bloque hueco de hormigón producido en talleres locales ............................................................................................36 2.1 Generalidades. ..........................................................................................................36 2.2 Caracterización de las materias primas para la producción de los bloques huecos de hormigón. .........................................................................................................................37 2.2.3 Árido grueso. .......................................................................................................37 2.2.3 Polvo de piedra. ..................................................................................................38 2.2.4 Propiedades físico–mecánicas de los aglomerantes. ..........................................40 2.3 Índice de consumo y diseño de mezcla utilizado para la producción de bloques huecos de hormigón en un taller de producción de Manicaragua. ...................................41 2.4 Fabricación de bloques huecos de hormigón. ............................................................42 2.5 Ensayos realizados a los bloques huecos de hormigón. ............................................43 2.5.1 Ensayo de resistencia a compresión. ..................................................................43 2.5.2 Absorción. ...........................................................................................................45 2.5.3 Ensayo de dimensiones exteriores y paredes. .....................................................47 2.6 Conclusiones parciales ..............................................................................................53 Capítulo III: Análisis de las características físico mecánicas de los constituyentes y del bloque hueco de hormigón e influencia de las formulaciones del LC3 en condiciones no industriales del taller ........................................................................................................54 3.1 Análisis de los resultados de las propiedades mecánicas de los cementos utilizados en la fabricación de bloques huecos de hormigón. ..........................................................54 3.2 Análisis de los resultados de los ensayos a los bloques huecos de hormigón. ..........55 3.2.1Análisis de los resultados del ensayo de dimensiones y paredes exteriores. .......55 3.2.3 Análisis de los resultados del ensayo de resistencia a compresión a los bloques huecos de hormigón. ....................................................................................................56 ÍNDICE VIII 3.2.4 Análisis de la resistencia a compresión de los bloques huecos de hormigón a los 7 y 28 días. ............................................................................................................................58 3.3 Conclusiones parciales ..............................................................................................59 Conclusiones Generales ..................................................................................................60 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................62 Anexos ............................................................................................................................65 INTRODUCCIÓN 1 INTRODUCCIÓN El bloque hueco de hormigón es el material moderno más popular para construir todo tipo de edificaciones, como viviendas, edificios de oficinas, fábricas y hasta edificios de varias plantas sin necesidad de soporte estructural adicional. El buen bloque de hormigón es sinónimo de economía y versatilidad, aplicándose a todas las formas constructivas, es adaptable, creativo y relativamente fácil de usar. Muchas experiencias internacionales en la construcción de bloques de hormigón han demostrado el excelente comportamiento de este sistema constructivo al que se asigna cada vez mayor preferencia sobre otros materiales usados en la construcción, como consecuencia de las conocidas ventajas que resultan de su empleo y que en esencia se pueden resumir en resistencia, durabilidad, economía y velocidad constructiva. Unido a la simplicidad de fabricación de los bloques huecos de hormigón, este sistema constructivo se define como uno de los procedimientos más completos parar resolver el problema de las construcciones, las ventajas de aplicación de los bloques son más evidentes al permitir una economía total en materiales y mano de obra desde la fabricación de piezas hasta su colocación, lo que difícilmente puede alcanzarse con otros sistemas. (Aguiar, 2014) Los bloques se fabrican vertiendo una mezcla de cemento, arena y agregados pétreos (normalmente calizos) en moldes metálicos, donde sufren un proceso de vibrado para compactar el material, las tipologías de bloques huecos de hormigón están definidas por su índice de macizo, su acabado y sus dimensiones, normas como; Bloques huecos de hormigón de cemento.(NCh181, 1965); Bloques huecos de concreto para muros. Especificaciones.(NTG41054 and Revisión, 1985), describen al bloque hueco de hormigón de forma similar, la Norma Cubana Bloques huecos de hormigón. Especificaciones(NC 247, 2010); describe a los bloques huecos de hormigón como una pieza prefabricada a base de cemento, agua, áridos finos y/o gruesos, naturales y/o artificiales, con o sin aditivos, incluidos pigmentos, de forma sensiblemente ortoédrica, con dimensiones exteriores no superiores a 500 mm, con una relación alto/ancho inferior a 6, y alto/largo inferior a 1, sin armadura alguna, con densidades normalmente comprendidas entre 1700 kg/m³ y 2200 kg/m³. El cemento Portland es una de las materias primas más importante para la fabricación de los bloques huecos de hormigón, debido al alto volumen de producción del cemento este INTRODUCCIÓN 2 es responsable de cerca del 7% de las emisiones mundiales de CO2 de origen antropogénico y del 5 % del consumo de energía en el sector industrial.(s.n, 2010a, RODRÍGUEZ, 2000, UNIDAS, 2006)Entre las diversas estrategias para disminuir el volumen de emisiones, la mejor según Martirena (2011) para los países en vías de desarrollo puede ser la reducción del factor de clínquer, lo cual puede representar una baja inversión inicial al producir importantes disminuciones en las emisiones de gases contaminantes, provenientes del necesario alto consumo de combustibles y las emisiones que se producen en el proceso de descarbonatación. (FERNANDEZ, 2012, Herrera, 2008, LOPEZ, 2014) En este sentido han sido desarrolladas en el marco de un proyecto de investigación entre el Centro de investigación y Desarrollo de Estructuras y Materiales (CIDEM) y la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), sendas pruebas industriales para la producción de cementos ternarios que se distinguen por su bajo contenido de clínquer, su contenido de arcillas activadas térmicamente (AAT) y carbonato de calcio los cuales han sido denominados cemento de bajo carbono (CBC o LC3)(Martirena, (2003), VALDES, 2014), la última de estas producciones ha sido llevada a cabo en la planta piloto de cemento ubicada en el Centro de Investigación y Desarrollo de la Construcción (CIDC) donde se han ensayado y probado diferentes formulaciones a partir de variar el contenido de sus componentes principales. Uno de los destinos principales de la producción industrial del cemento de bajo carbono puede ser la producción local de materiales de construcción y entre ellos los bloques huecos de hormigón. Téngase en cuenta que el nuevo modelo de desarrollo económico que se implementa en Cuba potencia con mucha fuerza la construcción de viviendas por esfuerzo propio y con ello la producción y ventas de materiales de construcción obtenidos en condiciones locales, siendo la producción de bloques huecos hormigón la que representa a nivel nacional el mayor valor de estas producciones De ahí resulta de la mayor importancia validar las propiedades de estos cementos, siendo así, la presente investigación se realiza con el objetivo de evaluar diversas formulaciones del LC3 en su aplicación al obtener de forma local bloques huecos de hormigón. Teniendo en cuenta lo antes planteado, se deriva la siguiente situación problémica: En la actualidad dado las nuevas condiciones y requerimientos en materia de hábitat, donde converge la producción local de materiales, las condiciones económicas y sociales del país, se requiere de incrementar los niveles de producción y ventas de bloques INTRODUCCIÓN 3 huecos de hormigón aún insuficientes obtenidos de manera centralizada en instalaciones industriales, urge de potenciar el empleo de la capacidad productiva de empresarios y talleres en condiciones locales, a la vez que se observe el cumplimiento de normas y trabajos de investigación. La presencia de adiciones al cemento Portland a emplear en la producción de bloques huecos de hormigón, garantizaría reducir los volúmenes de CPO destinados a la producción del bloque hueco de hormigón, de ahí que la introducción del cemento de bajo contenido de carbono (LC3) en Cuba podría mejorar la disponibilidad y el comportamiento del bloque de hormigón elaborados a escala local al emplear diferentes formulaciones obtenidas en plantas. Dada la situación problémica la presente investigación se plantea el siguiente problema científico: ¿En qué medida es posible la fabricación de bloques huecos de hormigón en condiciones de producción de un taller local de Manicaragua acorde a las especificaciones planteadas en la NC 247: 2010. Bloques huecos de hormigón. Especificaciones, al implementar la sustitución del Cemento Portland Ordinario por cuatro formulaciones del cemento de bajo contenido de carbono (LC3), producido en la Planta piloto del CIDC? Hipótesis Al sustituir el cemento Portland ordinario por un cemento de bajo contenido de carbono en la producción local de bloques huecos de hormigón en un taller de producción, es posible fabricar bloques huecos de hormigón de similar comportamiento físico mecánico que el bloque tradicionalmente obtenido en la industria de materiales de construcción. Objeto de la investigación: Producción local de bloques huecos de hormigón a partir del empleo de nuevos cementos terciarios con adiciones calizo-arcillas activadas térmicamente. Objetivo General. Evaluar las potencialidades y propiedades físico-mecánicas de bloques huecos de hormigón obtenidos con el empleo del cemento de bajo carbono LC3 con tecnologías instrumentadas a escala local. INTRODUCCIÓN 4 Objetivos específicos 1. Comprender a partir del estudio de los cementos ternarios las potencialidades de aplicación para la producción de bloques huecos de hormigón. 2. Estimar el comportamiento físico–mecánico de los cementos fabricados en la planta piloto del Centro de Investigación y Desarrollo de la Construcción (CIDC) para disponer de las diferentes formulaciones del LC3. 3. Estimar el comportamiento físico–mecánico de los bloques huecos de hormigón elaborados en un taller local a partir del empleo de diferentes formulaciones del LC3. 4. Analizar los resultados de los parámetros físicos mecánicos a la luz de la norma cubana para bloques huecos de hormigón a partir de la sustitución del CPO por cementos de bajo carbono en condiciones locales. Novedad científica. Se demuestra que con el uso de “Cemento de Bajo Carbono” (LC3) producido a escala industrial (planta piloto) se pueden elaborar en condiciones no industriales bloques huecos de hormigón que cumplen con la calidad que establece la norma cubana NC-247: 2010.Bloques huecos de hormigón. Especificaciones. Aportes: Práctico: Demuestra y abre la posibilidad para la obtención de bloques huecos de hormigón en condiciones no industriales con adecuadas propiedades físico – mecánicas a partir del uso del LC3. Social: Posibilita el aumento de la producción local de bloques huecos de hormigón y con ello la construcción por esfuerzo propio de viviendas acorde con el modelo de desarrollo económico- social cubano. Metodológico: Herramientas que sirven para establecer guías de buenas prácticas y procedimientos para el uso del LC3 en la producción local de materiales de la construcción. Científico: Demuestra la robustez y consistencia de la tecnología de producción local de bloques al emplear el LC3 en sustitución del cemento portland ordinario. INTRODUCCIÓN 5 Estructura de la tesis:  Resumen.  Introducción  Capítulo 1: Se presenta una revisión bibliográfica acerca de los bloques huecos de hormigón como material de construcción, materias primas, procesos de fabricación y materias primas usadas.  Capítulo 2: Se presentan los resultados de las caracterizaciones de los materiales usados en las mezclas para los bloques huecos de hormigón, así como los resultados de los ensayos normados correspondientes para evaluar sus propiedades físico-mecánicas.  Capítulo 3: Se realiza el análisis de las características físico mecánicas de los constituyentes y del bloque hueco de hormigón.  Conclusiones.  Recomendaciones.  Bibliografía.  Anexos. INTRODUCCIÓN 6 Esquema Metodológico de la Investigación. CAPÍTULO I 7 Capítulo I: Estudio y comprensión de la sustitución de los cementos Portland por cementos ternarios en los procesos de fabricación del bloque hueco de hormigón 1.1 Los bloques huecos de hormigón. Generalidades Desde su aparición, a fines del siglo pasado, el empleo de los bloques de hormigón en las obras de ingeniería en los países desarrollados ha alcanzado una importante expansión, tanto en cantidad como en variedad de usos. Como dato ilustrativo, puede señalarse que sólo en EE.UU. y Canadá se producen más de 5.000 millones de unidades equivalentes al bloque 20 x 20 x40, destinados a una gran variedad de aplicaciones, tales como edificación de viviendas, mampostería estructural en edificios de gran altura, tabiques divisorios, chimeneas, piletas de natación, silos, muros de sostenimiento, cámaras subterráneas, barreras sónicas, etc. (Gordillo, 2010) De forma general se puede decir que, los bloques huecos de hormigón son el material moderno más popular para construir todo tipo de edificios, como casas, edificios de oficinas, fábricas y hasta edificios de varias plantas sin necesidad de soporte estructural adicional. El buen bloque de hormigón es sinónimo de economía y versatilidad, aplicándose a todas las formas constructivas, es adaptable, creativo y relativamente fácil de usar. Los bloques de hormigón soportan altas cargas, resisten el fuego, tienen caras y lados bien formados y son uniformemente de la más alta calidad. Están disponibles en cientos de formas, tamaños, colores, resistentes a la intemperie y alta estabilidad ante la exposición a la luz del sol y agentes climáticos. La experiencia internacional en construcción de bloques de hormigón ha demostrado el excelente comportamiento de este sistema constructivo, al que se asigna cada vez mayor preferencia sobre otros materiales usados en la construcción, como consecuencia de las conocidas ventajas que resultan de su empleo y que en esencia se pueden resumir en adecuada resistencia, durabilidad, economía y velocidad constructiva. Esto unido a la simplicidad de fabricación hace de este sistema constructivo uno de los procedimientos más completos parar resolver el problema de las construcciones, en las CAPÍTULO I 8 cuales todas las ventajas de aplicación de los bloques son más evidentes al permitir una economía total en materiales y mano de obra en la fabricación de piezas hasta su colocación que difícilmente puede alcanzarse con otros sistemas. (Aguiar, 2014). El bloque hueco de hormigón es un elemento que se emplea en construcciones, cuya alma puede tener uno o más espacios huecos y cuyas paredes están constituidas por gravilla, arena y cemento, teniendo en cuenta otro criterio, es un elemento simple, hecho de hormigón, en forma de prisma, con uno o más huecos transversales en su interior, de manera que, el área neta del elemento sea de un 50% a un 75% del área bruta del elemento, y cuando es usado en un muro, forma cavidades internas con un área total en el plano horizontal, de más del 25% pero no más del 50% del área de la sección transversal horizontal del muro. La norma cubana bloques huecos de hormigón. Especificaciones (NC 247, 2010), describe a los bloques huecos de hormigón como una pieza prefabricada a base de cemento, agua, áridos finos y/o gruesos, naturales y/o artificiales, con o sin aditivos, incluidos pigmentos, de forma sensiblemente ortoédrica, con dimensiones exteriores no superiores a 500 mm, con una relación alto/ancho inferior a 6, y alto/largo inferior a 1, sin armadura alguna, con densidades normalmente comprendidas entre 1700 kg/m³ y 2200 kg/m³. Los bloques se fabrican vertiendo una mezcla de cemento, arena y agregados pétreos (normalmente calizos) en moldes metálicos, donde sufren un proceso de vibrado para compactar el material. Dentro de las numerosas tipologías de bloques que existen en el mercado podemos citar:  Cara vista: son bloques con al menos una de las caras especialmente preparadas para no precisar revestimiento.  De gafa: deben ser posteriormente revestidos con algún tratamiento superficial. Pueden ser empleados con los huecos en vertical y en horizontal, para crear celosías que no impidan totalmente la visión o el paso de aire con el exterior.  Multi cámara: sus huecos internos están compartimentados. Estos bloques se utilizan frecuentemente cuando se pretende construir una pared de una sola hoja. Las divisiones internas aíslan el aire en distintas cámaras, por lo que aumentan el aislamiento de la pared.  De carga: son más macizos, y se emplean cuando el muro tiene funciones estructurales.  Armados: diseñados como encofrado perdido de muros macizos de hormigón. Presentan rebajes interiores para apoyar las armaduras de acero. CAPÍTULO I 9 1.2 Características de los hormigones para la producción de bloques huecos de hormigón Según la norma(120, 2007). Hormigón Hidráulico. Especificaciones, el hormigón hidráulico puede definirse como un material constituido por la mezcla de cemento, árido grueso, árido fino y agua, con o sin la incorporación de aditivos o adiciones, que desarrolla sus propiedades por la hidratación del cemento. El hormigón que se utiliza para la producción de bloque debe ser un hormigón de consistencia seca para que este pueda conservar su forma al salir de la máquina bloquera que se encarga de compactarlo por un efecto de vibración y/o compactación. Este tipo de hormigón tiene un contenido de cemento en el rango de 190-270 Kg/m3 y alcanza una resistencia a compresión bruta a los 28 días entre 2.5 -7.0 MPa. El tiempo de compactación puede utilizarse como una medida de la consistencia del hormigón y de la efectividad del equipo de compactación. La “Report on Roller-Compacted Mass Concrete” (207.5R, 2011) afirma que un equipo de vibración aceptable debe ser capaz de compactar totalmente las mezclas más secas en 60 segundos, dentro de un amplio rango de dosificaciones, para la medición de la consistencia de este tipo de hormigón puede utilizarse el consistómetro Vebe. El cemento es el componente más importante para la fabricación de hormigones, pero durante su proceso de fabricación se daña considerablemente el medio ambiente, por lo que una de las vías para reducir la producción del clínquer de cemento Portland en los países en vías de desarrollo es la de la utilización de materiales puzolánicos como sustitutos parciales del clínquer para la producción de bloques, el metacaolín (MK) es una puzolana artificial obtenida de la calcinación de las arcillas caoliníticas a temperaturas alrededor de 700–850 °C. Debido a su alta actividad puzolánica, la inclusión de MK mejora las propiedades mecánicas y durabilidad de hormigón,(Hong-Sam Kim, 2007), una investigación sobre la influencia de MK en el mortero muestra varias ventajas en las propiedades de resistencia mecánica y durabilidad y una disminución de la retracción debido al aumento de densidad del material. (R. Siddique, 2009), otros autores consideran al metacaolín como un material diferente comparado con otras puzolanas, no sólo debido a su alta reactividad puzolánica, sino también debido a su capacidad de acelerar la reacción de hidratación de cemento al tener un efecto catalizador en la hidratación,(F. Lagier, 2007, J.M. Khatib, 2004), por lo que es una importante motivación el estudio de los bloques producidos a CAPÍTULO I 10 partir de la utilización de un aglomerante sobre la sustitución parcial del contenido del clínquer por la combinación de arcillas calcinadas con caliza. (Mena, 2013) 1.3 Requisitos exigidos por la norma “Bloques huecos de hormigón. Especificaciones”. (NC 247, 2010), para la producción de bloques. En la superficie, los bloques no deben tener fisuras en sus caras vistas y deben presentar una textura superficial adecuada para facilitar la adherencia de posible revestimiento. Los bloques cara vista deberán, además presentar por su cara o caras exteriores una coloración homogénea y una textura uniforme, no debiendo ofrecer en dichas caras coqueras, desconchados. Estos bloques pueden tener un tratamiento ornamental en dichas caras debiendo, en este caso, adaptarse a las especificaciones particulares del pedido con respecto a este tratamiento. Los bloques deberán adaptarse preferentemente en sus dimensiones nominales y de fabricación, a los valores establecidos en la siguiente tabla. Tabla 1.1: Dimensiones. Dimensiones (mm). Nominales Fabricación Ancho 65 100 150 200 100 (bloque panel) 60 95 145 195 Altura 200 940 (bloque panel) 680 (bloque panel) 420 (bloque panel) 195 Longitud 400 500 395 495 Nota: Par bloques con relieve, el fabricante, definirá las medidas de fabricación, las cuales no serán inferiores a las indicadas en la tabla. Fuente: NC 247: 2010. Bloques huecos de hormigón. Especificaciones. CAPÍTULO I 11 Las tolerancias de las dimensiones efectivas, obtenidas en el método establecido en la (NC 54-213, 1982), con relación a las de fabricación utilizada en la designación, serán las siguientes, para bloques cara vista: En ancho, largo y alto igual ±2 mm (excepto bloques cizallados), con tolerancias en ancho igual a ±5 mm, medidos en las cuatro esquinas del bloque. Para bloques a revestir: En ancho, largo y alto igual a ±3 mm. Se recomienda que las dimensiones nominales en largo y ancho de los bloques se ajusten a las siguientes series:  Serie A 400, 200 y cualquier ancho incluidos los de la tabla. En este caso se designará por A y el ancho nominal elegido.  Serie B 500, 200 y cualquier ancho incluidos los de la tabla. En este caso se designará por B y el ancho nominal elegido. El espesor efectivo de las paredes exteriores y tabiques de los bloques no podrá ser inferior a 20mm en ningún punto de los mismos, incluso en las paredes cizalladas, con respecto a la rectitud de aristas y planicidad de caras, deberán cumplir con las condiciones indicadas en la tabla 1.2. Tabla 1.2: Forma. Condiciones en por ciento. Rectitud de aristas Planicidad de caras Bloques cara vista Flecha máxima 0.5 Flecha máxima 0.5 Bloques a revestir Flecha máxima 1 Flecha máxima 1 Nota: Estas limitaciones no son aplicables a caras vistas de bloques cizallados. Fuente: NC 247: 2010. Bloques huecos de hormigón. Especificaciones. Con respecto al índice macizo los valores nominales estarán de acuerdo con lo definido en la norma (UNE 411, 1968), referencia de la norma (NC 247, 2010). El índice de macizo efectivo, obtenido mediante el método establecido en la norma, no será inferior al indicado por el fabricante. Otras de las tolerancias a tener en cuenta es la absorción, por lo que los bloques no deberán presentar un valor de absorción de agua superior al establecido para su grado, lo que se refleja en la Tabla 1.3. CAPÍTULO I 12 Tabla 1.3: Absorción Limites en por ciento Grados Absorción máxima Máximo valor individual I Media ≤ 9 Individual ≤ 11 II, III y IV Sin limitación Nota: La determinación de absorción se realiza de acuerdo con la NC 213 Fuente: NC 247: 2010. Bloques huecos de hormigón. Especificaciones. En la norma (NC 247, 2010) Bloques huecos de hormigón. Especificaciones. Se establecen las características mecánicas de los bloques de hormigón, de acuerdo con sus grados, lo que se puede encontrar en la siguiente tabla. Tabla 1.4: Requisitos mecánicos. Categoría Resistencia media a compresión nominal a los 28 días. Resistencia media a compresión nominal a los 7 días. Mpa Mpa I 7 5.6 II 5 4.0 III 2.5 2 IV 2.5 2.5 Fuente: NC 247: 2010. Bloques huecos de hormigón. Especificaciones. La selección correcta de las muestras para realizar una investigación es muy importante, porque te permitirá obtener los resultados más reales, la inspección se realizara por variable, el número de bloques a seleccionar aleatoriamente vendrá dado por el índice de calidad a evaluar y el tamaño del lote y se determinará de acuerdo a la tabla 1.5. CAPÍTULO I 13 Tabla 1.5: Muestreo Tamaño del lote Dimensiones Tamaño de la muestra Resistencia media a compresión Absorción Muestra adicional Total 500-10000 6 6 3 1 10 10000 o mas 6 12 3 2 17 Fuente: NC 247: 2010. Bloques huecos de hormigón. Especificaciones. 1.3.1 Métodos de ensayos. Compresión, absorción y dimensiones. Para la determinación de la resistencia a compresión se eliminaron las irregularidades o los excesos que poseían los bloques y se aplicó una capa de nivelación sobre la superficie de carga y apoyo del bloque de mortero. Se puso en contacto la cara superior del bloque suavemente con el plato superior de la máquina para evitar que se produjeran impactos. Para el ensayo de resistencia a la compresión se aplicó una carga de velocidad constante de 5 KN/s en el sentido longitudinal hasta determinar el esfuerzo máximo hasta la rotura. La absorción se realizó con el objetivo de determinar la capacidad de los bloques para absorber una determinada cantidad de agua, donde deberán cumplir con los valores máximos según la categoría de estos, fijados en la norma. Se determina colocando los bloques en la estufa 24 horas a una temperatura aproximadamente de 100ºC y luego pesándolos, después se colocan en un recipiente lleno de agua por 24 horas para determinar el peso húmedo y la diferencia de ambos pesos muestra el porciento de absorción que es capaz de absorber cada bloque. En condiciones del pequeño taller un parámetro a evaluar de forma práctica y sencilla que certifica la calidad del producto será el chequeo de las dimensiones y la forma del bloque, en la siguiente tabla se describe el procedimiento. CAPÍTULO I 14 Tabla 1.6: Medios de dimensiones. Dimensiones Procedimiento de medición. Longitud 4 mediciones en las cabezas. Anchura 6 mediciones en 3 puntos por la cara superior y 3 puntos por la cara inferior. Altura 6 mediciones en 3 puntos en cada lateral. Grosor de las paredes en la parte superior y en la base del bloque. Se usaran las mediciones en los puntos medios de cada tramo de pared correspondiente a un hueco para ambos lados en la parte superior o en la base del bloque según sea el caso. Fuente: NC 247: 2010. Bloques huecos de hormigón. Especificaciones. Figura 1.1: Aristas del Bloque. Cuando el bloque es utilizado en paredes que serán revestidas se admiten tolerancias adicionales en su tamaño de fabricación. Para bloques a revestir las tolerancias serán en ancho, largo y alto igual a ± 3mm por el espesor de la pared del bloque: El espesor efectivo de las paredes y tabiques de los bloques no podrá ser inferior a 20mm en ningún punto de los mismos, incluso en las paredes cizalladas.(Herrera, 2008) En el capítulo dos del presente trabajo se detallan cada uno de estos ensayos, a partir de resultados obtenidos en la práctica. CAPÍTULO I 15 1.4 Producción de bloques. Generalidades. Los bloques huecos de hormigón es el material moderno más popular para construir todo tipo de edificios, como casas, edificios de oficinas, fábricas y hasta edificios de varias plantas sin necesidad de soporte estructural adicional. El buen bloque de hormigón es sinónimo de economía y versatilidad, aplicándose a todas las formas constructivas, es adaptable, creativo y relativamente fácil de usar.(Aguiar, 2014). La maquinaria utilizada en la fabricación de los bloques puede ser de accionamiento manual o mecánico utilizándose esta última en producciones industriales con control de calidad incorporada. Existen moldeadoras fijas que entregan el bloque fresco, bien directamente sobre canales, bien sobre bandejas metálicas (palets), existiendo también máquinas móviles o ponedoras que depositan los bloques directamente sobre una pista.(Gordillo, 2010), es importante mencionar, que los bloques huecos de hormigón se pueden fabricar tanto en industrias centralizadas como en talleres locales, lo que permite en ocasiones fabricarlos cerca de obra, lo que facilita su transportación. 1.4.1 Producción industrial de bloques. Máquina de producción de bloques HQ12 puesta en funcionamiento en Argentina. Existen diversas tecnologías industriales con alta productividad y calidad de este modo en este epígrafe se ejemplifican y abordan las características de algunas de estas, lo que nos dará un criterio para poder evaluar el nivel de la producción de bloques huecos de hormigón en el mundo. La máquina de producción de bloques del tipo Q12 HP ha demostrado ser la máquina más productiva de la gama de productos de la empresa Quadra. Diseñada para la producción de bloques de hormigón, adoquines, bordillos y losas, el rendimiento permite satisfacer las expectativas de la producción industrial a gran escala. Esta máquina de producción de bloques ofrece una elevada capacidad de producción, asegurando a la vez gran flexibilidad y facilidad de uso. En relación al rendimiento, el tiempo de ciclo de la Q12 HP es de aproximadamente 13 segundos por bandeja, con 18 bloques huecos cada una (20x20x40 cm). Actualmente, los pedidos suelen exigir cada vez más frecuentemente un cambio de producto, tarea que también puede realizarse fácilmente en tan solo 10 minutos. El molde y el pistón de la maquina Q12HP se ubican en un carro de introducción motorizado, que es controlado por un trabajador desde el pupitre de mando. La CAPÍTULO I 16 regulación de la altura de la mesa de alimentación se controla a distancia y sin retraso. Las recetas de producción se almacenan, por tanto, es posible acceder directamente a todos los parámetros de configuración. Ya no es necesaria ninguna otra herramienta para cambiar y sustituir el molde. Esta nueva generación de máquinas de producción de bloques cuenta con numerosos aspectos técnicos innovadores, que permiten combinar las ventajas de una alta productividad, versatilidad y productos de mayor calidad. En primer lugar, la Q12 HP utiliza un sistema vibratorio innovador, que asegura una distribución uniforme del hormigón. Esto permite, de hecho, diferentes parámetros de vibración adelante y atrás en el molde, permitiendo un llenado uniforme y la fabricación de productos compactados de forma óptima. Con este proceso, la Q12 HP se utiliza para la producción de adoquines y bordillos con hormigón bicapa bajo condiciones óptimas. Los productos cuentan con una densidad homogénea y una elevada resistencia a la compresión. La motorización está montada en un lateral de la máquina de producción de bloques, permitiendo un acceso directo al motor. No se requiere fosa para el acceso al motor vibratorio. Los componentes están protegidos contra las vibraciones y salpicaduras de hormigón para garantizar la fiabilidad y la durabilidad del equipo. Figura 1.2: Maquina de producción de bloques de hormigón y adoquines. Gama de productos realizados en la Q12HP. Para que los productos tengan una gran precisión de altura (tolerancias de menos de 1 mm), el posicionamiento del pistón se realiza mediante topes mecánicos. El ajuste de la altura de estos topes mecánicos se realiza por movimientos verticales controlados de forma remota. De esta forma, la altura se puede ajustar con precisión sin que sea necesario interrumpir la producción o realizar intervenciones manuales. Adicionalmente, la Q12 HP, así como toda la gama de máquinas de producción de bloques de la entidad Quadra en el mercado, se apoya sobre pies amortiguadores de las vibraciones, que evitan la propagación de vibraciones y reducen el nivel de ruido, se absorbe la energía CAPÍTULO I 17 cinética asociada con el desmoldeo y no se transmiten vibraciones al suelo. El bastidor principal de esta Q12 HP es una pesada construcción fundida de una pieza con unidad base reforzada para cargas pesadas. De esta forma se la protege de tensiones y no se requieren medidas constructivas adicionales. Los trabajos de limpieza y mantenimiento son muy fáciles de llevar a cabo gracias a su arquitectura elevada y abierta. Figura 1.3: Arquitectura clara y robusta de la máquina. La línea de producción está equipada además con una cabina de control aislada acústicamente, desde la cual se controla toda la instalación. El puesto de trabajo se encuentra en una cabina acristalada, que permite al operador tener una vista general de la máquina de producción de bloques, así como de todo el proceso de producción, desde la producción de hormigón hasta el paletizado. La unidad de producción fue puesta en servicio con el software de control de alta calidad también desarrollado por Quadra. Un terminal de pantalla táctil permite la configuración y monitorización de todos los parámetros. La instrumentación clara, completa y comprensible permite cambiar fácilmente la configuración de la máquina de producción de bloques. Las razones de paradas de producción se describen completamente y, gracias a la estructura del programa, los ciclos automáticos pueden ser retomados de forma rápida y sencilla. Los ajustes de la máquina se guardan según las recetas de producción.(s.n, 2015a) CAPÍTULO I 18 1.4.1.2 Otras máquinas utilizadas en la producción industrial de bloques huecos de hormigón.  Multimat RH 760 En los países desarrollados, las máquinas de bloques de hormigón estacionarias son dispositivos altamente automatizados que se utilizan en áreas para producir miles de bloques por día. La mayoría de los modelos ofrecen una mezcla de los ingredientes controlada y la fabricación de bloques computarizados, lo que permite producir una gran variedad de ladrillos de hormigón y bloques de una sola máquina. Debido a su automatización, estas máquinas se pueden operar con poco personal, como seis personas. Las máquinas automáticas de fabricación de bloque se producen en los Estados Unidos, Europa y Asia. Estas máquinas incorporan procesamiento por lotes automatizado y mezcla de hormigón, una producción automatizada de ocho a 16 bloques a la vez, transportadores y equipos de manipulación de los bloques terminados, y la capacidad de producir diferentes tipos de bloques huecos y sólidos, bloques de pavimentación, encintado y otros productos especiales de bloques de hormigón.(s.n, 2010b) La RH 760, es una elaboración nueva de la empresa (HESS), hace realidad una nueva dimensión en la fabricación de bloques. Con las medidas exteriores de esta máquina orientadas a las medidas de las máquinas de la competencia, se pueden intercambiar máquinas sin problemas, ya que es posible reemplazarlas con la fundamentación existente. Además la máquina cuenta con un tamaño estándar de base para producción de 660x470 mm y con un adaptador especial es posible seguir usando los mismos moldes en existencia.(s.n, 2015b) Figura 1.4: Multimat RH 760 CAPÍTULO I 19 .Bloquera Rometa 2010 Máquina bloquera automática, para producciones de entre 5.000 y 6.000 bloques de hormigón en 8 horas. También fabrica adoquines, bordillos y bovedillas de concreto. La bloquetera siempre es totalmente automática y siempre nos garantiza la misma calidad. Sus instalación son basada en la máquina Rometa 2010, con bandeja de 1200 x 600 mm, con capacidad de 5 bloques de 20 x 20 x 40, o 6 bovedillas de 16. Para la fabricación de 0,5 m2 de adoquín por ciclo. Con vibradores de 10 Cv, para el llenado y la compresión del molde, la bloquera puede ir acompañada por un conjunto más o menos completo, desde la configuración 2010-10, que incluye la máquina y mesa de salida con un carro manual de 3 bandejas, hasta una configuración con ascensor, descensor de 8 bandejas, con paletizado automático, y central de hormigón con 2 o 3 áridos. (2010-50). Datos generales:  Ciclo de trabajo: 18 a 25 segundos según pieza y diseño  Bandeja: 1200 x 600  Producción bloques 20 x 20 x 40: 650 bloques / hora. 150 ciclos/ hora al 100 %  Bloques 20 x 20 x 40 = 5 bloques / ciclo  Peso prensa = 6000 Kgrs.  Posibilidad doble capa = SI Implantación:  Superficie maquinaria 400 m2  Superficie mezclado 300 m2  Superficie secaderos 800 m2  Superficie cubierta, no cerrada óptima 1200 m2.  Superficie terreno total 5000 m2 •  Potencia eléctrica: 20 Kw a 60 Kw según configuración. (s.n, 2012) CAPÍTULO I 20 Figura: 1.5 Imágenes de la maquina Rometa 2010. 1.2.2 Proceso de fabricación de bloques en talleres locales. Las máquinas manuales para la fabricación de bloques de hormigón se producen principalmente en China e India. Estas máquinas hacen uno o dos bloques a la vez y pueden producir de 300 a 600 bloques por día. Las máquinas modernas manuales utilizan un vibrador accionado por un motor eléctrico o un motor a diésel pequeño. El vibrador funciona con un pisón de mano bombeado o motorizado de manera hidráulica para comprimir los bloques de hormigón. El hormigón se mezcla y se vierte en los moldes a mano, y los bloques sin moldear y acabados se retiran de la máquina sobre una plataforma para el secado y curado. Estas máquinas pueden ser desmanteladas y trasladadas de un lugar de trabajo a otro. Pesan alrededor de 1.000 libras (454 kg) cuando están montadas para hacer el trabajo.(s.n, 2010b) En Cuba la producción de materiales para la construcción y/o reparación de viviendas populares se encuentra limitada por los siempre escasos recursos disponibles y debidos también a que la gran industria productora de materiales de construcción se encuentra concentrada en muchos casos en las grandes ciudades y con mucha frecuencia el destino fundamental de sus producciones no es la vivienda popular. Como una solución a este problema han surgido en muchos lugares pequeñas industrias que con sus producciones locales contribuyen en parte a la solución del problema. Sin embargo esta pequeña industria en muchos casos posee una tecnología que no le CAPÍTULO I 21 permite obtener un producto de calidad. A partir de una tecnología inicialmente importada desde Colombia se ha desarrollado la tecnología denominada VIBRACOM con la cual se logran niveles importantes de productividad y más importante aún producciones con calidad comparable a la de la gran industria. La máquina Vibracom VIB – 002 es un equipo especialmente diseñado para la fabricación de elementos ligeros de hormigón de diferentes dimensiones y formas. Se suministran básicamente moldes para la producción de bloques normalizados de 20cm de alto x 40cm de largo, además de10cm y 15cm de ancho, aunque a solicitud expresa de los clientes se pueden suministrar moldes para la fabricación de otros elementos. Los moldes intercambiables pueden ser removidos de forma sencilla, por lo que la máquina VIB – 002 resulta un equipo versátil de amplias posibilidades. Se recomienda especialmente para su uso con mezclas con altos por cientos de sustitución de cemento Pórtland por materiales puzolánicos, logrando gran calidad y terminación de los elementos producidos. La máquina consta de un chasis metálico sobre el cual va montada una mesa vibradora accionada por un motor de 220 voltios de corriente alterna trifásica, el peso total del equipo es de 900kg. Las partes fundamentales del equipo son las siguientes (Figura.1.6): 1. Estructura. 2. Sistema de palancas de accionamiento. 3. Mesa vibradora con sus dos vibradores. 4. Motor eléctrico, pizarra de control y dispositivo automático de control de vibrado. 5. Molde y compactador/ botador del bloque. 6. Carro alimentador del hormigón. (Colectivo de autores CIDEM, 2011) CAPÍTULO I 22 Figura 1.6: Esquemas de las partes de la máquina Vibrocompactadora. Sistemas de palancas: Permiten el funcionamiento del equipo para la elaboración de los elementos, facilitando el movimiento del compactador en su descenso en el instante que debe ser colocado sobre el molde así como al ser retirado en el momento de concluir su función. Moldes: Objeto que permite dar la forma deseada a cualquier elemento, en este caso a bloques de hormigón. Están constituidos por un gran número de elementos unidos mediante soldadura. Existen varios tipos de moldes para la producción de bloques, se trabaja con el deseado y este podrá ser sustituido por uno similar. Su variación depende del tipo de elemento a producir, ya sean bloques de 100x200x400mm (10cm) y de 150x200x400mm (20cm), de acuerdo con las necesidades del cliente. Para bloques de 10cm los elementos que proporciona el molde son cuatro y en el caso de los de 15cm están conformados por solo tres. Mesa vibradora: Constituye una de las partes más importantes de la máquina y está situada sobre el cajón. Permite la vibración por la acción del eje excéntrico que se encuentra situado en su parte inferior. En el centro va colocado el molde que es el encargado de la conformación del producto. Posee además ocho resortes ubicados simétricamente a ambos laterales y entre ellos está situado el vástago que es el que CAPÍTULO I 23 permite el movimiento del mortero o compactador tanto para desarrollar su función como para ser retirado en el momento que esta concluya. Compactador/ botador de bloque: Objeto que permite la compactación del producto. Es regulado por las guías que son las que determinan la compactación porque al no ser bien regulado el compactador, puede sufrir deterioros los bloques elaborados. Figura 1.7: Compactador Carro alimentador: Es el transportador de la mezcla desde la sobremesa hasta el molde. Posee tres divisiones que permiten lograr una mayor uniformidad en la mezcla y el rodamiento lo garantizan cuatro ruedas que lleva en su parte inferior. Figura 1.8: Carro alimentador de la mezcla de hormigón Chucho límite: Interruptor eléctrico que garantiza el arranque y parada para la fabricación más cómoda de los bloques y que deberá ser protegido especialmente contra golpes y mala manipulación durante la puesta en marcha y entrenamiento de los nuevos productores. CAPÍTULO I 24 Motor: Motor eléctrico de altas revoluciones capaz de brindar la energía suficiente para un correcto vibrado del hormigón, con lo que se puede lograr elementos con aristas muy bien definidas. La potencia es de 2.2 KW y servicio eléctrico trifásico. Seguidamente se describe el proceso de fabricación de bloques huecos de hormigón en un taller de producción local, utilizando una maquina vibrocompactadora, comenzando por la dosificación de la mezcla de hormigón, el diseño debe realizarse por un laboratorio autorizado, transformándose la dosificación en una proporción volumétrica, teniendo en cuenta que en las condiciones de los talleres de producción de ecomateriales, si no se dispone de la dosificación expedida por un laboratorio (para unas materias primas dadas), se podrá utilizar una proporción volumétrica tentativa de acuerdo con la tabla 1.7, y luego ir ajustando la misma en función de los resultados que se vayan obteniendo. Tabla 1.7: Proporción volumétrica Bloque de 10 cm Bloque de 15 cm Calidad de los aridos C A G C A G Buena calidad 1 5 2 1 4.5 2.5 Regular calidad 1 4.5 2 1 3.5 2.5 Mala calidad 1 4 2 1 3 2 Fuente: Manual instructivo para la producción de bloques huecos de hormigón con la maquina Vibracom. La preparación de la mezcla se podrá realizar manual o con hormigonera, para el mezclado manual se recomienda preparar una superficie lisa, impermeable y limpia, con una artesa metálica también da buenos resultados, pues no se pierde pasta ni agua de amasado. Se dispersa la arena formando una capa de espesor uniforme, encima de esa capa, se echa el aglomerante de la misma forma y se mezcla este conjunto empleando palas o guatacas, hasta que presente un color uniforme. Con esa mezcla de arena y cemento se hace una pila y se le hace un cráter a la misma, vertiendo la cantidad de agua en su interior que se considere proporciona la consistencia requerida para la conformación de los bloques. El conjunto se mezcla hasta que presente una consistencia uniforme en todo el volumen de la amasada. A medida que los obreros adquieren habilidades en la preparación de las CAPÍTULO I 25 mezclas, y se familiarizan con las materias primas y dosificaciones empleadas, utilizan procedimientos más expeditos. Por ejemplo, muchas veces van regando agua sobre el material esparcido y después lo mezclan, etc. Se adiciona el árido grueso ligeramente humedecido y se mezcla de manera que se reparta uniformemente en toda la masa de hormigón. Se consume 10% de cemento más que a máquina. Debe tenerse presente que el tiempo que media desde la mezcla del cemento con el agua hasta el momento de terminar de usar el hormigón de la amasada, no debe superar los 30 minutos. Esta recomendación sugiere realizar amasadas de un tamaño tal que se puedan consumir en menos de media hora. Para el mezclado con máquina se requiere de una hormigonera (Figura 1.10), preferentemente de acción forzada, pues las mezclas de hormigón para la fabricación de bloques son de consistencia seca. Desde luego que la preparación de la mezcla con hormigonera facilita el trabajo, permite utilizar menos obreros o aumentar la productividad del proceso, pero sobre todo proporciona mezclas más uniformes. Figura 1.9: Hormigonera basculante Después de terminar la mezcla se procede a la carga y alimentación de la máquina Vibracom, una vez que se coloca el pallet en la parrilla de soporte, se desplaza el conjunto hasta el tope y se baja la plataforma con los moldes. Automáticamente se inicia entonces la vibración y a la vez se va realizando la carga del carro distribuidor. La alimentación de la máquina Vibracom debe hacerse de manera secuenciada, velando siempre que en el carro alimentador se deposite aproximadamente la misma cantidad de hormigón, retirándose el sobrante mediante el movimiento de vaivén que han de proporcionar dos de los obreros, y que sirve a la vez para garantizar el llenado total de los CAPÍTULO I 26 moldes. En esta operación debe velarse que no queden espacios vacíos en los moldes, pues ello da lugar a la conformación de bloques incompletos. La operación de carga del carro alimentador se realiza normalmente con palas, requiriéndose de un período de entrenamiento de los obreros para adquirir habilidades en cuanto a la cantidad de material a añadir. Una vez que se haya logrado el acomodo y compactación por vibrado de la mezcla dentro de los moldes (lo cual ocurre en unos pocos segundos), se deja caer la masa compactadora y seguidamente se procede a la extracción de los bloques. Para ello se requiere de un movimiento firme, y de una sola vez, de la palanca principal, quedando así los bloques sobre el pallet. El propio movimiento de extracción de los bloques hace accionar al chucho límite, que detiene la vibración de la máquina. Se desplaza hacia afuera el conjunto de la parrilla con el pallet y los bloques. Fgura 1.10: Desmoldeo de los bloques. Inmediatamente dos de los obreros toman el pallet con los bloques (uno por cada lado) y lo trasladan con cuidado hasta el área de curado inicial. La ubicación de los bloques para su curado inicial dentro del área del taller deberá planificarse previamente, de modo tal que las distancias de traslado y movimientos generales a realizar por los obreros sean las mínimas posibles y que se aprovecha el área techada o con sombra. Donde sea posible pueden utilizarse carretillas de mano para el traslado de los bloques con los pallets, y en tales casos deben evitarse movimientos bruscos provocados por baches en los caminos, pendientes o inclinaciones excesivas de la carretilla. El curado inicial debe comenzarse inmediatamente después que se aprecie pérdida de la intensa coloración gris que caracteriza al hormigón de cemento Portland recién fabricado, y se transforme en una coloración gris clara. Es extremadamente importante evitar la CAPÍTULO I 27 desecación de los bloques en todo el período de curado, pero especialmente en el primer día. Figura 1.11: Área de curado inicial. El curado debe ser un proceso continuo, lo más extenso que las condiciones propias del taller lo permitan, pero nunca menos de siete días al utilizarse cemento Portland sin adiciones o 15 días cuando se utilicen cementos con adiciones puzolánicas. El llamado curado final en el proceso de producción de los bloques, es el que se realiza sobre las unidades almacenadas en pilas. Al encontrarse más concentrados en área, se aprovecha más el agua y se mantienen mayor tiempo húmedos, lo que permite disminuir la frecuencia de riego cuando se hace manualmente.(Colectivo de autores CIDEM, 2011) Figura 1.12: Área de curado final. CAPÍTULO I 28 1.5 Características de las materias primas utilizadas en la producción de bloques huecos de hormigón. Las cualidades que deben presentar los áridos para la realización de los ecomateriales son las siguientes:  Ser homogéneos, compactos y de granulometría uniforme.  No tener grietas, coqueras, restos orgánicos y otros, lo que se aprecia fácilmente por el sonido claro al golpearlos con el martillo.  No deben alterarse por agentes atmosféricos ni tener pérdidas de resistencia a la compresión.  Ser resistente al fuego.  Poder lavarse fácilmente. Los áridos empleados para la fabricación de bloques de hormigón se adecuarán a lo establecido en la norma (NC 54 125, 1985 ). Árido grueso: Árido que posee partículas de un tamaño superior a 4.76mm. El árido grueso puede describirse como grava (sin beneficiar o beneficiada) o como roca triturada. (NC 251, 2005). Para los bloques huecos de hormigón se utiliza como árido grueso el granito 5-10mm. Árido fino: Árido que posee partículas de un tamaño desde 0.149mm hasta 4.76mm. El árido fino puede estar definido como arena natural beneficiada (Cernida y lavada), arena de roca triturada y polvo de piedra. Arena de roca triturada o artificial: Arena procedente de la trituración de la roca. Arena beneficiada: Arena resultante de la clasificación, el lavado y separación de los tamaños por debajo de4.76mm y por encima de 0.149mm de la arena natural. El Cemento Portland se puede definir como un producto artificial de color gris, resultante de calcinar hasta un principio de fusión, mezclas proporcionadas de calizas y arcillas con lo que se obtiene un cuerpo llamado clínquer constituido por silicatos y aluminatos anhidros, el cual se pulveriza con un 3% de yeso para retardar su fraguado y se obtiene el producto terminado, para la fabricación de bloques se podrán utilizar cualquiera de los cementos recogidos en la (NC 95, 2011). El Cemento Portland se envasa en bolsas o sacos de papel de 42,5kg, debe estar alejado de la humedad y debe utilizarse en un tiempo prudencial pues puede absorber la humedad de la atmósfera, endureciéndose y perdiendo sus propiedades.((Herrera, 2008) CAPÍTULO I 29 en este sentido el autor considera que las condiciones creadas en los talleres pueden garantizar la calidad exigida para estos materiales. Es necesario mencionar que el agua utilizada para el amasado de estos materiales, podrá ser de cualquier tipo, siempre que no perjudique el fraguado del hormigón. (NC 54 125, 1985 ). 1.5.1 Cemento Portland Ordinario. Generalidades. El cemento Portland (CPO), material fabricado aproximadamente en 150 países y cuyo volumen de producción se concentra fundamentalmente en Asia, Europa y Medio Oriente, es uno de los productos más usados y con mayor nivel de producción internacional, es el más importante de los aglomerantes hidráulicos, por su gran versatilidad para diferentes labores constructivas y su relativo bajo costo. (Navias 2014). Desde el año 2006 las empresas cementeras producen más de 2 500 millones de toneladas de cemento anuales y contaminan con más de 1 250 millones de toneladas de CO2 reduciendo la emisión de calor al espacio y provocando un mayor calentamiento del planeta (Worrell, 2009). El cemento se produce a partir de materias primas como la piedra caliza, tiza, pizarra, arcilla y arena. Estas materias primas se extraen, trituran, se muelen finamente y se mezclan con el químico correcto. Pequeñas cantidades de mineral de hierro, alúmina, y otros minerales pueden añadirse para ajustar la composición de la materia prima. La materia prima fina se introduce en un horno rotatorio grande que gira mientras que los contenidos se calientan a temperaturas extremadamente altas. Alta temperatura (aproximadamente 1450ºC) hace que la materia prima reaccione y forme un material nodular duro llamado "clínquer”, el cual está constituido por granos de 1 a 3 cm de diámetro, de color gris, que salen incandescente de los hornos y se almacenan en silos hasta que tengan un enfriamiento total. Este clínquer se muele en molinos de bola junto a una pequeña cantidad de yeso (aproximadamente el 3%), el cual incluso conviene que esté sin cocer, pues él se deshidrata con el calor desarrollado en los cilindros moledores, este yeso su función es retardar el fraguado del cemento. Una vez molido a gran finura, el cemento se trasporta a silos con el objeto de que no tenga una temperatura mayor a 50ºC y se extinga la poca cal viva o libre que hubiera podido quedar en el proceso. El cemento enfriado se envasa en bolsas para evitar la humedad, para que no se endurezca y pierda sus propiedades; también se puede despachar a granel. (Alvares, 2014). CAPÍTULO I 30 En la elaboración del CPO, la producción de clínquer representa el mayor consumo de energía y es responsable también de los mayores volúmenes de emisiones de CO2. Varios han sido los estudios con el fin de crear tecnologías más efectivas para la reducción de las emisiones de CO2, a partir de la sustitución del clínquer por puzolanas que trabajen como un material cementicio suplementario, manteniendo y en ocasiones mejorando, las propiedades físico-mecánicas y de durabilidad de los hormigones, (Donald, 2010). El autor considera que después de explicarse de forma general el proceso de fabricación del cemento Pórtland y su situación a nivel mundial, es preciso analizar a Cuba en la producción de cemento, ya que se destaca entre los primeros países en vías de desarrollo que asumió un crecimiento de su industria del cemento. Aunque la producción de cemento se remonta al siglo XIX (de la Cueva, 1993), el verdadero desarrollo de esta industria en el país comenzó con el proceso revolucionario, a partir de 1959. En 1980 existía ya una capacidad de producción por encima de las 4 millones de toneladas anuales, distribuida en 6 grandes plantas productoras. La crisis energética de los años 1990 deprimió la producción de cemento, que poco a poco ha vuelto a acercarse a sus niveles históricos (Martirena, (2003)) La producción de Cemento promedio hasta el año 2009 es de 1.5 millones de toneladas, a pesar de tener una capacidad de producción instalada que se asume de 5.5 millones de toneladas de cemento al año, (dato tomado del Diagnóstico Energético del Ministerio de Economía y Planificación en la rama del cemento, 2010), lo que muestra el escaso aprovechamiento de la capacidad de producción de las industrias de cemento cubanas. 1.5.1.1 Tipos de Cemento Portland.  Cemento Portland normal (CPN), o común, sin aditivos, es el más empleado en construcción.  Cemento Portland blanco (PB), compuesto por materias primas pobres en hierro, que le dan ese color blanquecino grisáceo. Se emplea para estucos, terrazos, etc.  Cemento Portland de bajo calor de hidratación (CBC), produce durante el fraguado una baja temperatura de hidratación; se obtiene mediante la alteración de los componentes químicos del Cemento Portland común. CAPÍTULO I 31  Cemento Portland de elevada resistencia inicial (CER), posee un mayor contenido de silicato tricálcico que le permite un fraguado más rápido y mayor resistencia. Se emplea en muros de contención y obras hidráulicas.  Cemento Portland resistente a los sulfatos (CPS), tiene bajo contenido en aluminato tricálcico, que le permite una mayor resistencia a la acción de sulfatos contenidos en el agua o en el terreno.  Cemento Portland con aire ocluido, tiene un aditivo especial que produce un efecto aireante en el material. Cementos con adición activa según (NC96, 2001).Cementos con adiciones activas. Especificaciones. Se clasifica en tres grados de calidad de acuerdo al % de adición y la resistencia a la compresión a los 28 días expresada en kgf/cm2: Cementos Portland Puzolánicos: a) Cemento Portland Puzolánicos 250 (con un % adición activa natural entre 6 y 20): Cemento PP-250 b) Cemento Portland Puzolánicos 350 (con un % adición activa natural entre 6 y 20): Cemento PP-350. Cementos Puzolánicos: a) Cemento Portland 250 (con un % de adición activa natural entre 21 y 35): Cemento PZ-250. (Zayas 2011). 1.5.2 Cementos Mezclados. Los altos volúmenes de producción del CPO lo hacen responsable de cerca del 7% de las emisiones mundiales de CO2 de origen antropogénico y del 5 % del consumo de energía en el sector industrial,(UNIDAS, 2006, RODRÍGUEZ, 2000, s.n, 2010a) esto demuestra la divergencia existente entre las magníficas ventajas de este como material de construcción y su negativo impacto medioambiental, lo que hace necesario implementar estrategias que contribuyan al crecimiento de su producción de manera sustentable, hecho que ha posibilitado el surgimiento de un grupo genérico de cementos conocido como “cementos compuestos” o “cementos mezclados”, que son una mezcla del Portland ordinario con uno o más materiales inorgánicos que participan en la hidratación, y por tanto contribuyen a los productos de hidratación. CAPÍTULO I 32 Los materiales inorgánicos añadidos son denominados “adiciones minerales”. Estas adiciones pueden ser mezcladas y molidas íntimamente con el clínquer en fábrica, o mezcladas en obras a la hora de producir el hormigón o mortero. Las adiciones minerales activas más comúnmente empleadas son las cenizas volantes, las escorias granuladas, la microsílice y las puzolanas naturales y artificiales. En su origen, los cementos mezclados conformaban sistemas binarios al combinar el cemento Portland con un material cementicio suplementario. En la actualidad, el estudio e incorporación de nuevas adiciones ha devenido en el surgimiento de formulaciones más complejas como son los sistemas ternarios y los cuaternarios, para cualquiera de las combinaciones, las adiciones más empleadas son las antes mencionadas(Navias 2014). En la sustitución del clínquer la mayor parte de los materiales cementicios suplementarios empleados lo constituyen subproductos del sector industrial, tales como las cenizas volantes (subproducto de altos hornos (subproducto de la industria siderúrgica) y el humo de sílice (subproducto de la producción de silicio y ferrosilicio). Mientras tanto otras abundantes reservas de materiales puzolánicos de la quema del carbón en las plantas de generación eléctrica), las escorias permanecen sin explotación, como las puzolanas naturales, la ceniza de la cáscara de arroz y las arcillas activadas térmicamente. (Montenegro 2014, Aguiar, 2014) En Cuba, los materiales cementicios suplementarios de mayor disponibilidad son las puzolanas naturales (zeolita), la caliza como filler y las puzolanas artificiales (arcillas calcinadas). Debido a la disponibilidad de arcillas caolinítica en el país, se ha desarrollado un nuevo sistema cementicio que permite aumentar significativamente el nivel de sustitución de clínquer en la producción de cemento Portland por productos que tienen menor costo y más bajo consumo energético en su producción y amplia disponibilidad. El principal elemento de este sistema es un material conocido como “metakaolín” (MK), que resulta de la calcinación de arcillas ricas en mineral caolín, que de esta forma se convierten en una puzolana de alta reactividad. Los estudios realizados demuestran que una combinación en proporción de 2/1 de carbonato de calcio y metakaolín puede sustituir más del 50% del clínquer que se utiliza en la producción de cemento, sin que se afecten las propiedades mecánicas finales del producto. CAPÍTULO I 33 1.5.2.1 Cemento de Bajo Carbono. Generalidades. A nivel mundial, en el sector de la construcción el principal material cementante es el cemento portland, sin embargo su producción requiere altas temperaturas reflejándose en un elevado requerimiento energético, así como en la necesidad del uso de combustibles fósiles y elevado consumo de recursos naturales lo que afecta la sostenibilidad ambiental, por lo que este proceso es considerado altamente contaminante. Esta situación ha llevado a la comunidad científica y las empresas productoras a considerar el uso de otras fuentes energéticas menos contaminantes y a incorporar materiales de adición mineral para la sustitución parcial del cemento, ((Yera 2014), el autor considera que esta última es la medida más correcta ya que influye sobre la reducción de la emisión de CO2 se podrán observar los resultados de forma directa. En la actualidad, la mayor parte del volumen de materiales cementicios suplementarios empleados a escala global en la sustitución del clínquer lo constituyen subproductos del sector industrial donde se emiten altas cantidades de energía, con el elevado impacto ambiental asociado. Estos son las cenizas volantes (subproducto de la quema del carbón en las plantas de generación eléctrica), las escorias de altos hornos (subproducto de la industria siderúrgica), y el humo de sílice (subproducto de la producción de silicio y ferrosilicio). (Alujas, (2010)),en este sentido el autor considera que todo esto fue un impulso para que surgieran nuevos tipos de cemento, entre ellos se encuentra el cemento de bajo carbono (LC3), que es una nueva tecnología surgida en el 2009 por un grupo de investigadores del Centro de Investigación y Desarrollo de las Estructuras y Materiales de Construcción (CIDEM) en la provincia de Villa Clara. Se caracteriza por ser un cemento ternario (clínquer - arcilla calcinada – carbonato de calcio) con un considerable potencial de ahorro de CO2 (hasta 50%). Su producción se logra con la sustitución de parte del clínquer del CPO, por una combinación de arcillas calcinadas y piedra caliza. El resultado de esta combinación presenta propiedades similares al cemento Portland. Es una nueva tecnología que tiene la tarea de hacer frente a la creciente demanda de los recursos, y al mismo tiempo, reducir el impacto ambiental utilizando la infraestructura existente disponible. Son referencia de este tema autores como (Scrivener, (2008), Pérez (2013), Mena, 2013, Mathieu, (2013), Martirena, (2003), Fernandez, (2009), Fernández, (2013), Castillo, (2010), Alujas, (2010)), debido a los resultados de investigaciones realizadas por ellos. El cemento de bajo carbono está compuesto por diferentes sustituciones de clínquer describiéndose a los cementos B15 con sustitución del 15%, B30 con 30%, B45 con 45%, CAPÍTULO I 34 B60 con 60%y el B75 con un 75%. Los otros constituyentes que para cada cemento varían son en el caso del B45 es un 15% de carbonato de calcio dado por la piedra caliza sin calcinar, un 7% de yeso y el 30 % de arcillas caoliníticas de baja pureza como vía para producir puzolanas de alta reactividad que a altas temperaturas obtiene el nombre de metacaolín, siendo este un material cementante suplementario, dado que es un aluminosilicato activado térmicamente a temperaturas con rango entre los 500°C y 900°C. Este suelo arcilloso es abundante en Cuba, lo cual garantiza la disponibilidad de materia prima para posibles producciones de esta puzolana. Su empleo mezclado con el CPO mejora la resistencia y la durabilidad del hormigón significativamente e incrementa la superficie específica de los cementos. Estudios realizados por (Restrepo, (2006), Mathieu, (2013), Fernández, (2013)), han demostrado que con una sustitución del contenido del clínquer por un 30% de metacaolín y el uso de aditivo se logra una baja porosidad y un aumento considerable de la resistencia mecánica.(Alvares, 2014). El potencial, la eficiencia y la sostenibilidad del LC3 se encuentran aún en estudio, registrándose resultados exitosos para la resistencia a la compresión y la absorción de agua en las producciones de bloques, baldosas y hormigones no estructurales. Ensayos realizados con la utilización de cemento B45 en la producción de bloques muestra un excelente potencial revelando un similar y hasta superior comportamiento a los bloques fabricados con P-35, constituyendo así una viable alternativa para nuestro país. La novedad y el potencial del SIG B45 residen en el efecto sinérgico de arcillas calcinadas y piedra caliza en términos de resistencia a las proporciones de mezcla específicas. Puede contribuir a mitigar esta presión ambiental con la reducción de CO2 a la atmósfera en comparación con el cemento Portland convencional. (Martirena (2013)). Validar el uso del cemento de bajo carbono es muy importante para mejorar la economía de los países en vía de desarrollo, y específicamente Cuba, ya que se puede producir a un costo más bajo debido a los ahorros de energía y una mejor utilización de los recursos, pero el proceso de cambio es costoso por lo que requiere de nuevas inversiones donde sólo se introducirá, si se demuestra y comprueba, que es durable, rentable y tiene la misma capacidad de trabajo y resistencia como el cemento Portland. Su empleo puede llegar a mejorar la sostenibilidad de la industria cementera por su capacidad de optimizar el uso de los materiales locales. En Cuba un total de 143 130 toneladas de LC3 se han producido recientemente llevando consigo todas las pruebas de verificación estándar arrojando resultados exitosos. (Pérez (2013)) En una segunda etapa, 11 000 bloques huecos de hormigón se han producido con éxito con el empleo de este nuevo cemento. Estos bloques también cumplen con las normas CAPÍTULO I 35 de resistencia y absorción de agua, por lo que se utilizarán para la construcción de estructuras con diferentes fines investigativos, como continuidad del procedimiento de pruebas y la aceptación del nuevo material se encuentra en marcha sobre todo con la actual construcción de un sitio de exposición marina, encontrándose en la costa norte de la provincia de Villa Clara. Se ha utilizado además actualmente en la fabricación de pequeños elementos prefabricados de formato, tales como losetas hidráulicas, bloques huecos y tejas, también en la producción de elementos prefabricados de hormigón como los escurrimientos de agua para carreteras. Sus estudios serán útiles para establecer las fortalezas y debilidades del LC3, allanando el camino para la búsqueda de soluciones a los posibles retos en su adopción por la industria. (N.A, (2007), Martirena (2013)). 1.6 Conclusiones Parciales. 1. El bloque hueco de hormigón es el material moderno más popular para construir todo tipo de edificios, ya que es sinónimo de economía y versatilidad, aplicándose a todas las formas constructivas, es adaptable, creativo y relativamente fácil de usar. 2. Los talleres de producción local, son las mejores alternativas para resorber los problemas de la vivienda en Cuba, por lo que es muy importante lograr la validación de la fabricación de bloques huecos de hormigón utilizando cemento de bajo carbono (LC3), en este tipo de condiciones. 3. La norma cubana NC 247: 2010. Bloques huecos de hormigón. Especificaciones, plantea requisitos para los bloques y las materias primas que se necesitan para su fabricación, los cuales se deben cumplir para lograr un producto de buena calidad. 4. El cemento de bajo carbono (LC3) está llamado a ser el aglomerante que sustituya al cemento Portland en el mercado, por ser un producto mucho más económico que tiene la posibilidad de minimizar los efectos ambientales producidos en la fabricación del clínquer. CAPÍTULO II 36 Capitulo II: Fabricación y propiedades físico mecánicas del bloque hueco de hormigón producido en talleres locales 2.1 Generalidades. Un gran aporte a la economía de nuestro país sería lograr la validación de la producción de bloques huecos de hormigón utilizando cemento de bajo carbono (LC3) elaborado a escala industrial, para ello es necesario la realización de ensayos que permitan la evaluación de las características físico-mecánicas de estos productos. En este capítulo se describe el proceso de fabricación de los bloques huecos de hormigón, las características y procedencia de las materias primas necesarias, cada uno de los ensayos y los resultados obtenidos. Es importante destacar que se realizarán cinco serie de (10-20) bloques huecos de hormigón cada una, utilizando cuatro formulaciones diferentes de LC3 y una muestra patrón (P35). La secuencia de actividades a realizar para evaluar la influencia del Cemento de Bajo Carbono (LC3) en las propiedades físico-mecánicas de los bloques huecos de hormigón se describen a continuación. 1. Selección de la materia prima para la fabricación de bloques huecos de hormigón. 2. Caracterización de la materia prima. 3. Diseño y fabricación de mezclas de morteros para la dosificación fijada. 4. Fabricación de los bloques huecos de hormigón. 5. Realización de ensayos de:  Resistencia a la compresión a los 7 y 28 días.  Absorción a los 28 días.  Dimensiones exteriores y paredes. 6. Determinación de los parámetros físico-mecánicos a las edades especificadas. 7. Valoración de los resultados obtenidos. CAPÍTULO II 37 2.2 Caracterización de las materias primas para la producción de los bloques huecos de hormigón. Las materias primas utilizadas para la fabricación de los bloques huecos de hormigón son las siguientes, árido fino producto de la trituración de las rocas con un módulo de finura que esté entre 2,2 - 3,58 mm y un contenido de material más fino que el T-200 inferior al 7%, granito con fracción de 10-5 mm procedente de la trituración de rocas en canteras, cuatro formulaciones diferentes de cemento de bajo carbono (LC3), P-350 como muestra patrón y agua. Los ensayos para obtener la caracterización de los áridos se realizaron en la Empresa Nacional de Investigaciones Aplicadas (ENIA) de Santa Clara. 2.2.3 Árido grueso. El árido grueso utilizado para la producción de bloques procede de la cantera Raúl Cepero Bonilla conocida como Palenque, este es producto de la trituración de las rocas y responde a la fracción gravilla 10-5 mm, sus características físico- mecánicas se muestra a continuación. Tabla 2.1: Características físico-mecánicas del granito de Palenque. Ensayo Unidad Resultado Especificaciones Material más fino que el tamiz 200 % 2.3 ** ≤ 1.0 Partículas de arcilla % 0.03 * ≤ 0.25 Peso Específico Corriente g/cm3 2.51 * ≥ 2.5 Peso Específico Saturado g/cm3 2.58 --- Peso Específico Aparente g/cm3 2.70 --- Absorción % 2.8 * ≤ 3.0 CAPÍTULO II 38 Peso volumétrico suelto kg/m3 1382 --- Peso volumétrico Compactado kg/m3 1509 --- Nota: * no cumple y no cumple ** Fuente: Elaborado por el autor Tabla 2.2: Análisis granulométrico del granito de Palenque Tamices % Pasado Especificaciones NC 251: 2005 SI mm 3/4 19.1 100 100 1/2 12.7 98 85-100 3/8 9.52 65 15 – 35 4 4.76 6 0 – 10 8 2.33 3 0 – 5 Fuente: Elaborado por el autor Se considera que el árido grueso no cumple con el ensayo granulométrico y pasa mayor cantidad de material más fino que el tamiz 200 que el requerido, según las especificaciones de la NC 251:2005. Áridos para hormigones hidráulicos-Requisitos. 2.2.3 Polvo de piedra. Se empleó arena natural o polvo de pierda procedente de la cantera El Purio. La cual se obtiene producto a la trituración de las rocas de origen calizo y fue caracterizada en el laboratorio de la Empresa Nacional de Investigaciones Aplicadas (ENIA) en Villa Clara. CAPÍTULO II 39 Tabla 2.3: Características físico-mecánicas del Polvo de piedra del Purio. Ensayo Unidad Resultado Especificaciones Material más fino que el tamiz 200 % 11.2 ≤ 5 Partículas de arcilla % 1.77 ≤ 1 Peso Específico Corriente g/cm3 2.67 ≥ 2.5 Peso Específico Saturado g/cm3 2.72 --- Peso Específico Aparente g/cm3 2.81 --- Absorción % 1.8 ≤ 3.0 Peso volumétrico suelto kg/m3 1545 --- Peso volumétrico Compactado kg/m3 1818 --- Nota: * no cumple y no cumple ** Fuente: Elaborado por el autor Tabla 2.4: Análisis granulométrico del polvo de piedra del Purio. Tamices % Pasado Especificaciones NC 251: 2005 SI mm 3/8 9.52 100 100 4 4.76 98 90 – 100 8 2.33 68 70 – 100 16 1.19 46 45 – 80 30 0.59 31 25 – 60 50 0.295 20 10 – 30 100 0.149 8 2 – 10 Fuente: Elaborado por el autor CAPÍTULO II 40 Se considera que el árido no es conforme, ya que el árido en el caso de la granulometría no cumple si al menos en un tamiz el porciento pasado no satisface las especificaciones, además no cumple con los ensayos de partículas de arcilla y material más fino que el tamiz 200. 2.2.4 Propiedades físico–mecánicas de los aglomerantes. Los aglomerantes usados en el hormigón para la fabricación de los bloques huecos, fueron diferentes formulaciones de LC3 y una muestra patrón (P-350), los cuales se produjeron en el Centro de Investigación y Desarrollo de la Construcción (CIDC) en La Habana. En las siguientes tablas se describen las características de cada uno de estos cementos según (Martínez, 2015). Tabla 2.5: Propiedades mecánicas. Series Resistencia a compresión 7 días Resistencia a compresión 28 días P35 29,9 43,1 LC3/50 2:1 22,5 42,1 LC3/50 1:1 20,7 30,6 LC3/65 2:1 30,8 47,5 LC3/65 1:1 34,8 46,8 Fuente: Elaborado por el autor Tabla 2.6: Propiedades físicas. Serie Densidad g/cm2 Blaine Minicono 90 µ P 3,22 3852,16 9,49 96 LC3/50 2:1 3 8267,52 7,16 95 6 2,98 7118,61 7,03 96 8 2,98 4416,23 8,82 95 11 3 4925,64 8,75 96 Fuente: Elaborado por el autor CAPÍTULO II 41 Tabla 2.7: Propiedades químicas. Serie SIO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO SO3 RI PPI CaO Libre P 19,72 2,18 5,78 60,43 3,12 1,54 6,04 1,26 1,55 2 29,12 2,43 4,9 44,64 2,84 2,15 28,63 8,94 1,68 6 24,31 3,92 5,43 48,35 2,57 2,15 18,83 14,04 2,12 8 27,69 2,2 4,82 48,71 2,96 2,12 19,31 5,22 2,01 11 24,89 3,25 5,27 51,81 1,97 2,4 14,27 7,14 1,79 Fuente: Elaborado por el autor Agua: En este caso se utilizó agua potable como lo especifica la norma NC 353. “Aguas para el amasado y curado del hormigón y los morteros. Especificaciones”. 2.3 Índice de consumo y diseño de mezcla utilizado para la producción de bloques huecos de hormigón en un taller de producción de Manicaragua. Tabla 2.8: Índice de consumo por bloque tipo III. Materia Prima Cantidad de material Cemento 1.75 Kgs Polvo de Piedra 3.31 Lts Granito 4.25 Lts Agua 0.5 Lts Fuente: Elaborado por el autor Dentro del índice de consumo es importante tener en cuenta el volumen de hormigón necesario para un bloque hueco de hormigón, ya que te permitirá determinar el volumen necesario para una cantidad de bloques dada. En el caso particular del taller de Manicaragua para bloques tipo III, el volumen necesario es de 6.6 Lts esponjados y 5.7 Lts compactados debido a las dimensiones del molde utilizado. Tabla 2.9: Diseño de mezcla para 16 bloques Tipo III. Materia Prima Cantidad de material Cemento 28 Kgs Polvo de Piedra 53 Lts Granito 68 Lts Agua 8 Lts Fuente: Elaborado por el autor CAPÍTULO II 42 Este diseño de mezcla se realizó teniendo en cuenta la cantidad de bloques que se pueden fabricar con un metro cúbico de hormigón, y basándose en la dosificación del Instructivo Técnico del Centro de Investigación y Desarrollo de Estructuras y Materiales (CIDEM), con el objetivo de obtener una mayor cantidad de bloques que los necesarios para realizar los ensayos correspondientes con la NC 247: 2010. Bloques huecos de hormigón. Especificaciones. 2.4 Fabricación de bloques huecos de hormigón. Se realizó la producción de los bloques huecos de hormigón en el Taller: “Materiales Alternativos de la Construcción” del municipio de Manicaragua en la provincia de Santa Clara, en el cual se utilizó las materias primas caracterizadas anteriormente. En este taller se utiliza una máquina estacionaria de hacer bloques fabricada en nuestro país compuesta por una estructura metálica de vigas y angulares básicamente, así como los elementos, moldes y mecanismos que permiten el vertido, el zarandeo y la compactación de la mezcla. También es parte de esta un motor eléctrico trifásico para lograr el funcionamiento del mecanismo de vibración en la mesa vibratoria, lo cual logra la compactación de los bloques dentro de los moldes y su posterior remoción con el mecanismo botador hacia las parrillas para el traslado al secado de los mismos. Las mezclas para la producción de estos bloques fueron fabricadas en una hormigonera basculante, se realizaron cinco amasadas, cuatro con diferentes formulaciones de LC3 y una muestra patrón con cemento Portland (P-350), cada vez que se realizaba una amasada, se vertía en el suelo cerca de la máquina de hacer bloques y se paleaba en la cajuela de la máquina para la producción de los diferentes tipos de bloques, se limpió lo mejor posible tanto la hormigonera como la maquina vibracom después de cada una de ellas, para evitar que se contaminara una mezcla con la otra .Los bloques una vez terminado el proceso de producción se retiran encima de pallets de madera, los cuales se trasladan con dos hombres para su posterior secado y curado. El curado es llevado a cabo rociándole agua a cada uno de los bloques durante 48 horas, ya sea a cubos o regándolos con una manguera. CAPÍTULO II 43 2.5 Ensayos realizados a los bloques huecos de hormigón. 2.5.1 Ensayo de resistencia a compresión. Para este ensayo se eliminaron las irregularidades o los excesos que poseían los bloques y se aplicó una capa de nivelación sobre la superficie de carga y apoyo del bloque de mortero. Se puso en contacto la cara superior del bloque suavemente con el plato superior de la máquina para evitar que se produjeran impactos. Para el ensayo de resistencia a la compresión se aplicó una carga de velocidad constante de 5 KN/s en el sentido longitudinal hasta determinar el esfuerzo máximo hasta la rotura. Determinación de la resistencia a compresión: Se usará una prensa de 100t. La nivelación de la superficie de carga y apoyo estará constituida por una pasta de cemento gris (P-350) y yeso con una composición volumétrica de 4:1(cuatro partes de cemento gris P-350 y uno de yeso) y adición de agua hasta que adquiera una consistencia pastosa capaz de asentar el bloque y no disgregarse bajo su peso. La pasta se mezcla durante 3 a 5 min. Resistencia a la compresión (F´c). (Mpa) (Fj) carga de rotura del bloque (kN). (aj) área de bloques (cm2). La resistencia a la compresión promedio (F`m) n F´c F`m n 1i   (Mpa) (F´c) resistencia a la compresión de cada bloque (Mpa). (n) número de bloques de la muestra de ensayo. Desviación típica. (S`f).   n F´mF´c S´f n 1i 2     (Mpa) (F´m) resistencia a la compresión promedio. (S`f) desviación típica. Coeficiente de variación. CAPÍTULO II 44 F´m S`f V  (F´m) resistencia a la compresión promedio (Mpa). (S`r) desviación promedio (Mpa). Tabla 2.10: Resistencia a compresión 7 días. Fuente: Elaborado por el autor Serie Bloques Área (cm²) Fuerza (kN) Resistencia compresión F´c (Mpa) Categoría NC-247 Desviación típica S´f (Mpa) coeficiente de variación V I 1 425 130.0 3.1 III, IV 0.42 0.14 2 426 102.5 2,4 III 3 428 167.5 3,4 III, IV Promedio 2,97 III, IV II 1 429 60.0 1,4 NO 0.12 0.09 2 424 52.5 1,2 NO 3 430 65.0 1,5 NO Promedio 1,37 NO III 1 424 80 1,9 NO 0.37 0.16 2 429 120 2,8 III, IV 3 422 102.5 2,4 III Promedio 2,37 III IV 1 428 90 2,1 III 0.33 0.15 2 424 112.5 2,6 III,IV 3 425 77.5 1,8 NO Promedio 2,17 III V 1 425 125 2,9 III, IV 0.24 0.09 2 430 105 2,4 III 3 423 122.5 2,9 III, IV Promedio 2,73 III, IV CAPÍTULO II 45 Tabla 2.11: Resistencia a compresión 28 días. Serie Bloques Área (cm²) Fuerza (kN) resistencia compresión (F´c) (Mpa) Categoría NC-247 Desviación típica S´r(Mpa) coeficiente de variación V I 1 426 225 5.3 II 0.13 0.025 2 425 230 5.4 II 3 425 217.5 5.1 II Promedio 5.3 II II 1 426 82.5 1.9 No 0.08 0.04 2 429 87.5 2.0 No 3 429 90 2.1 No Promedio 2.0 No III 1 425 212.5 5.0 II 0.13 0.026 2 425 205 4.8 IV 3 424 215 5.1 II Promedio 5.0 II IV 1 429 145 3.4 IV 0.08 0.023 2 426 155 3.6 IV 3 430 152.5 3.5 IV Promedio 3.5 IV V 1 425 210 4.9 IV 0.13 0.025 2 425 215 5.1 II 3 424 222.5 5.2 II Promedio 5.1 II Fuente: Elaborado por el autor 2.5.2 Absorción. El ensayo de absorción para los bloques huecos de hormigón se realiza de la siguiente forma, colocando los bloques en la estufa 24 horas a una temperatura aproximadamente de 100ºC y luego pesándolos, después se colocan en un recipiente lleno de agua por 24 horas para determinar el peso húmedo y la diferencia de ambos pesos, muestra el porciento de absorción que es capaz de absorber cada bloque. La absorción de cada muestra (Ai). CAPÍTULO II 46 100* Msi MsiMhi Ai   (Mhi) masa humedad de cada unidad de muestra (Kg). (Msi) masa seca de cada unidad de muestra (Kg). La absorción promedio (Am). n Ai Am n 1i   (%) (Ai) absorción relativa de capacidad de la muestra. (n) número de porciones de la muestra. Desviación típica de la absorción.   n AmAi Sa n 1i 2     (%) (Am) absorción promedio. (Ai) absorción relativa de cada muestra de ensayo (%). (n) número de porciones de la muestra de ensayo. Tabla 2.12: Ensayo de absorción de los bloques huecos de hormigón de 10 cm o tipo III. Serie Bloques Masa seca(kg) Masa humedad (kg) Ai (%) desviación típica Sa Grado I 1 10.695 11.207 4.8 0.06 I 2 10.440 10.940 4.8 3 10.940 11.460 4.7 Promedio 4.8 II 1 10.340 10.910 5.5 0.24 I 2 10.470 11.005 5.1 3 10.530 11.100 5.4 Promedio 5.3 III 1 9.790 10.340 5.6 0.1 I 2 9.720 10.280 5.8 3 9.650 10.210 5.8 Promedio 5.7 IV 1 9.700 10.160 4.7 0.1 I 2 9.850 10.315 4.7 CAPÍTULO II 47 3 9.875 10.355 4.9 Promedio 4.8 V 1 10.280 10.710 4.1 0.13 I 2 10.345 10.800 4.4 3 10.390 10.830 4.2 Promedio 4.2 Fuente: Elaborado por el autor El ensayo de absorción se realizó con el objetivo de determinar la capacidad de los bloques para absorber una determinada cantidad de agua, donde deberán cumplir con los valores máximos según la categoría de estos, fijados en la norma NC 247: 2005.Bloques huecos de hormigón. Especificaciones, lo que no está en la versión 2010. 2.5.3 Ensayo de dimensiones exteriores y paredes. Expresión de los resultados. La dimensión promedio (X) y su desviación típica (Sx) n xi X n 1i   (mm) CAPÍTULO II 48   n XXi Sx n 1i 2     (mm) Tabla 2.13: Longitud de los bloques huecos de hormigón de 400*200*100mm. Serie Bloques Longitud (mm) Promedio Cumple la NC 247 Desviación típica 3Sx(mm) A-B C-D E-F G-H (mm) I 1 405 404 406 405 405 No 0.91 2 406 405 407 406 406 No 3 404 405 404 403 404 No 4 408 404 404 404 405 No 5