informe ladrillos

Laboratorio de Tecnología de los Materiales - 2007
Laboratorio Nº 3: Ensayos normalizados para ladrillos cerámicos
Matthias Breytmann 2504082-1
Constanza Segura 2502015-4
Felipe Hernández 2511022-6
Prof. Sergio Carmona
Universidad Técnica Federico Santa María
Departamento de Obras Civiles
Casilla 110 – V, Valparaíso, Chile
Teléfono 56 – 32654382
contrario deben secarse en una estufa a 110ºC+-5ºC por 24 horas.
Además, sus superficies deben estar limpias, planas y paralelas en los
planos de aplicación de la carga, lo cual se logra refrentarlas con
azufre pero en este caso se utilizó una mezcla de cemento y yeso.
1._Introducción
La presente experiencia de laboratorio tiene por objeto
introducir el trabajo orientado al uso de ladrillos, elemento
constructivo usual y cotidiano el cual está expuesto en cualquier obra
de tipo estructural.
Una vez limpias las superficies de apoyo de la máquina de
ensayo se colocan los ladrillos en el centro y se someten a una carga
no superior a 20 MPa/min. La Resistencia a compresión de las
probetas se obtiene al dividir la carga máxima de la superficie media
de sus caras de apoyo, sin descontar los orificios. Se expresa en MPa,
con una aproximación a 0.1 MPa.
En particular, el fundamento del trabajo con ladrillos, consiste en
someterlos a diversos tipos de ensayos, que son los que exige la
Normativa Chilena al momento de utilizarlos con fines constructivos,
por ejemplo, en la construcción de muros cortafuegos, o bien como
cualquier elemento de tipo estructural.
A través de los ensayos, se pretende estudiar las propiedades
mecánicas de los ladrillos, de acuerdo a la solicitación a la que estén
expuestos, y tener luego los criterios que permitan evaluar su uso,
según las características y propiedades observadas y las relaciones
que se establecen, de acuerdo a estos ensayos.
2.2 Absorción de agua
Las normas a las que se hace alusión son: NCh167 (Construcción,
Ladrillos cerámicos, Ensayos) y NCh169 (Construcción, Ladrillos
cerámicos, clasificación y requisitos).
Los ladrillos deben secarse en un horno hasta alcanzar su peso
constante P1, para luego ser sumergidos en un recipiente con agua
durante 24 hrs. Posteriormente son extraídos y se dejan estilar por 5
min., para luego quitarles el agua superficial con un paño húmedo, de
manera que adquieren un peso P2.
Este procedimiento no se realizó y se supuso que los ladrillos estaban
en las condiciones ideales mencionadas anteriormente.
Se necesita un recipiente de inmersión que permita la
introducción completa de los ladrillos a ensayar, además de una
balanza con sensibilidad de 0.5 g.
El tipo de ladrillo utilizado es el Titán (comúnmente conocido por su
marca “Princesa”), el cual en esta experiencia se somete a los
ensayos de compresión, absorción, succión y adherencia.
La absorción de cada ladrillo se representa mediante:
2._Marco Teórico
A
Tomando como base las normas relativas a ladrillos
cerámicos y su proceso constructivo, las experiencias explicadas a
continuación apuntan a verificar el grado de un ladrillo corriente de
uso común en la construcción. Esta verificación se hace a través de
distintos ensayos y procedimientos que a través de un criterio
determinan las características propias de un tipo de ladrillo.
( P 2  P1)
100
P1
A= absorción de agua (%)
P1= masa del ladrillo seco (kg)
P2= masa del ladrillo saturado (kg)
Luego se obtiene un promedio de la absorción de los ladrillos y se
analizará mediante las normas para determinar luego su grado.
2.1 Resistencia a la compresión:
Para la realización del ensayo se necesita una prensa
provista de rótula, con platos de acero que aseguran una distribución
homogénea de la carga.
2.3 Adherencia al Cizalle:
El tamaño mínimo de la muestra para efectuar el ensayo es
igual a seis ladrillos (probetas). Éstas deben estar secas, de lo
Se realiza provocando una fuerza de corte a tres ladrillos cerámicos
pegados con un mortero especificado en la norma.
1
Tras obtener los datos para cada ensayo se procede a analizar el
ladrillo y determinar su clasificación y grado.
Este ensayo se realiza mediante una prensa provista con platos de
acero para garantizar una carga uniforme. Los ladrillos deben estar
dispuestos de la siguiente manera.
2.5 Clasificación
Los ladrillos se clasifican dependiendo de sus propiedades
físicas y mecánicas en clases y grados. Además se dependiendo de la
forma y terminación del ladrillo se da origen a una clasificación
según uso.
2.6 Clasificación por clases:
Hechos a máquina (MqM)
Unidades
macizas
sin
perforaciones ni huecos
Perforados hechos a
máquina (MqP)
Poseen perforaciones y
huevos
regularmente
distribuidos cuyo volumen
es inferior al 50% del
volumen bruto.
Huecos hechos a máquina
(MqH)
Poseen
huecos
y
perforaciones regularmente
distribuidos cuyo volumen
es mayor o igual al 50% del
volumen bruto
Hechos a mano (Mn)
Esta norma no se aplica a
este tipo de ladrillos
El mortero debe tener una proporción de cemento y arena 1:3 y
además se debe utilizar una relación agua/cemento de 0.6.
Se debe tener en cuenta que antes de realizar el ensayo sumerge el
ladrillo en agua para lograr una mejor adherencia entre el ladrillo y
la capa de mortero. Luego se realiza el refrentado de las bases con
una capa máxima de 10mm obteniendo planeidad y paralelismo en
éstas.
Al ensayar las probetas se utiliza una carga que no debe ser mayor a
1MPa por minuto. Y luego se obtiene la expresión para la adherencia
mediante la siguiente fórmula:
A
P
S
En donde A corresponde a la adherencia medida en MPa, P es la
carga máximo medida en N; y S corresponde al área bruta total de las
superficies pegadas medida en
mm
2
2.7 Clasificación por grados:
.
Los ladrillos se clasifican según grado 1,2 o 3 dependiendo de su
resistencia a la compresión, absorción de agua y adherencia.
2.4 Succión
Este ensayo sirve para determinar la cantidad de agua que
absorbe el ladrillo en un minuto. En primer lugar se deben
tener ladrillos relativamente secos (que mantengan un peso
constante). Luego se colocan sobre un recipiente nivelado
manteniendo 3mm del ladrillo en el agua y se extraen tras 1
minuto.
Los resultados se expresan mediante la siguiente expresión:
S
P2  P1
A1
En donde S representa la succión medida en gr/ g
P2
y
P1
/ (cm2 min) ,
peso del ladrillo después y antes de la inmersión medido en
gramos. Y A representa el área de la cara de apoyo del ladrillo
descontando los huecos y perforaciones en
cm 2 .
2
Para la mezcla del mortero se utilizó:
2.8 Clasificación por uso:
Tamiz: Dispositivo para separar los materiales en función de su
tamaño. En este caso, se separaba arena bajo 2,5[mm].
De acuerdo a su uso, éstos se clasifican en ladrillos cara vista (V) y
ladrillos para ser revestidos (NV). Este criterio depende de la forma,
terminación, fisuras, fisuras superficiales, fisura pasada,
desconchamientos, eflorescencia, saltaduras y geometría del ladrillo y
se presenta en la siguiente tabla:
Requisitos
Cara Vista (V)
Cara para ser
revestida (NV)
Fisura superficial
No más de 1/3 de la
dimensión de la cara
respecto
de
la
dirección de la fisura
Se acepta en cualquier
cara sin importar su
longitud
Fisura pasada
No se acepta en caras
mayores. A lo más una
fisura pasada en alguno
de los cabezales
Se acepta una fisura
pasada en cualquiera
de sus caras
Desconchamiento
Se acepta la existencia
de a lo más un
desconchamiento
superficial (diámetro
no
debe
superar
10mm)
Se acepta hasta un
desconchamiento por
cara,
limitando
también su diámetro a
10 mm como máximo.
Eflorescencia
Tolerancia
Planeidad
Tolerancias
dimensionales
Espátula: Herramienta que consiste en una lámina plana de metal
con agarradera o mango similar a un cuchillo con punta roma. En
construcción, tiene una hoja de metal ancha, fina y flexible y se
utiliza para limpiar, alisar, rascar (la pintura, por ejemplo), levantar
incrustaciones, etc.
Pesa Digital: Instrumento usado para medir el peso de cemento y
arena a considerar para la mezcla del mortero.
Se acepta presencia de eflorescencias de fácil
remoción, cuya extensión se limita por acuerdo
entre las partes
4mm
4mm
Largo 5 mm
Ancho 3mm
Alto 3mm
Largo 5 mm
Ancho 3mm
Alto 3mm
Utensilios varios: Destinados para la mezcla y la preparación del
mortero. Entre ellos, una batea, una yana, cuchara.
3. Procedimiento
Máquina de Compresión (utilizada en ensayo de adherencia):
Para los casos del ensayo de la adherencia de los ladrillos se utilizó
una maquinaria que opera conectada a la red eléctrica, posee un dial
que permite saber la carga aplicada, el cual varía en el sentido de las
manillas del reloj, y tiene asociado una variación para los rangos de
la carga pequeña. Las unidades relativas de medición asociadas a la
máquina es [Kgf].
3.1 Descripción de los materiales
Arena: Conjunto de partículas de rocas disgregadas. El tipo utilizado
en el laboratorio es un tipo de arena negra.
Cemento: Aglomerante que, mezclado con agregados pétreos (árido
grueso o grava más árido fino o arena) y agua, crea una mezcla
uniforme, manejable y plástica capaz de fraguar y endurecer al
reaccionar con el agua y adquiriendo por ello consistencia pétrea.
Máquina de Compresión (Toni Technick): Para los casos del
ensayo a compresión, para determinar los esfuerzos asociados al ser
sometidos a una carga, tanto los ladrillos como los bloques, se utilizó
una maquinaria que opera conectada a la red eléctrica, cuya principal
característica es que posee un rango bastante considerable mayor para
las cargas aplicadas, en comparación con la máquina anteriormente
descrita; posee además contador digital, que indica las cargas en
[kN]. Posee una rotula, que permite ajustar la zona de contacto con la
placa donde se está aplicando la carga.
Yeso: utilizado para refrentar tanto los ladrillos como los bloques,
para el mejoramiento del contacto de la máquina de ensayo al
momento de la aplicación de la carga.
Ladrillos: Reforzado Estructural, de dimensiones 29 x 14 [cm], color
caoba y elaborado en máquina.
Placa rígida metálica: Permite estabilidad y es la zona de contacto
entre los bloques y /o ladrillos y la máquina, para el ensayo de
compresión.
Placa de madera: Permite estabilidad y es la zona de contacto entre
ladrillos y la máquina, para el ensayo de adherencia.
3
3.2 Procedimiento en laboratorio
Succión
Capacidad de imbibición de agua por capilaridad mediante inmersión
parcial de los ladrillos, durante un cierto tiempo. Por imbibición, se
entiende como adsorción de agua e hinchamiento de materiales
coloidales debido a la adsorción de moléculas de agua a las
superficies internas de los materiales.
Adherencia
Es necesario unir tres ladrillos a través de un mortero de
pega, a fin de tener la probeta especificada en la normativa para el
ensayo.
Al igual que en el caso anterior se debe sacar un ladrillo o bloque del
horno, y posteriormente pesarlo en la balanza. Luego se mide el área
del ladrillo o bloque descontando las perforaciones que posee.
El mortero de pega está compuesto por una mezcla de
cemento y arena en razón 1:3., con arena de diámetro menor a
2,5[mm]. La relación de agua cemento a/c es 0,60.
En un recipiente con dos apoyos en su interior se introduce agua,
procurando que ésta no sobrepase dichos apoyos.
Para la probeta en cuestión, primero se extiende una capa
de mortero de aprox. 20 [mm] de espesor sobre el primer ladrillo el
cual ha sido remojado en agua para que este no absorba la de la
mezcla, tratando de dejar caer libremente la mezcla sobre éste, sin
tener que presionarla; posteriormente el ladrillo central se posa sobre
éste de tal manera de ejercer presión sobre la capa y dejarla de aprox.
10 [mm]; y por último se espera un tiempo para pegar el tercer
ladrillo de igual manera. Luego con la espátula se quitan los
excedentes de mezcla que se originan producto de la presión entre los
ladrillos
En el ladrillo se miden 3 milímetros en los costados y se traza una
recta que delimita la altura que debe alcanzar el agua..
Durante 1 minuto, el ladrillo se coloca en la posición mostrada:
Para poder realizar el ensayo, es necesario refrentar en dos
ladrillos las caras expuestas a la aplicación de la carga, con el fin de
que la carga se distribuya uniformemente en la superficie refrentada.
Se saca la probeta del recipiente, se seca la superficie con un paño, y
se registra su nuevo peso.
El refrentado se realiza con una mezcla de yeso-cemento,
de proporción 1:1 en peso y al día siguiente de la unión de los
ladrillos.
Compresión
Tanto para los ladrillos como para los bloques se procede
de la siguiente manera:
Se prepara una mezcla de yeso-cemento, cuya relación es 1:1, la cual
tiene la propiedad de secarse y se endurecerse muy rápidamente,
haciéndola inservible en el ensayo. Se refrentan las caras del ladrillo
o bloque, que están secos a la temperatura ambiente donde se aplicará
la carga posteriormente
Una vez listo el refrentado se procede al ensayo a compresión
Al momento de ensayar, entre la zona de contacto entre la máquina y
la probeta, se coloca una placa de madera. Se ensaya y se determinan
la carga máxima y la adherencia.
Absorción
Este concepto, tiene relación con la cantidad de agua que absorbe el
ladrillo o el bloque cuando es sumergido totalmente en agua, por un
período de tiempo considerable. De acuerdo a la Norma, el tiempo de
inmersión es de 24 horas.
Primero, con la balanza calibrada, se toma registro de la masa del
ladrillo (o bloque) seco ("peso" según fórmula), el cual se encontraba
en un horno, con el fin de eliminar cualquier vestigio de agua que
pudiere haber tenido. Este valor había sido registrado en una ocasión
anterior al laboratorio. Además, tanto el ladrillo como el bloque
estaban ya completamente sumergidos en agua., por lo que basta solo
extraer el ladrillo (o bloque) y se pesar nuevamente con la balanza
4
4._Resultados
************************************
5._Análisis de resultados
*************************************
Clasificación de los ladrillos según la norma NCh169.Of2001
6 Conclusiones


El tipo de ladrillo que se ensayo, eran Ladrillos perforados hechos a
máquina (MqP).Son unidades que tienen perforaciones y huecos,
regularmente distribuidos, cuyo volumen es inferior al 50% del
volumen total.


El ensayo de compresión arrojo los siguientes resultados
Las ladrillos cumplen con la norma y son de grado uno en el test de
adherencia


Los ladrillos fueron sometidos a un ensayo que evalúa su
absorción, dando los siguientes datos.

Las ladrillos cumplen con la norma y son de grado uno en el test de
adherencia.





Los ladrillos fueron sometidos a un ensayo
que evalúa su absorción, dando los
siguientes datos.
5
La norma NCh167Of2001 establece los procedimientos para
ensayos de resistencia a la compresión, absorción de agua,
adherencia a cizalle, eflorescencia y succión de los ladrillos
cerámicos. En este caso no se realizó el ensayo de eflorescencia.
Mediante las normas chilenas para ladrillos cerámicos
NCh169Of2001 se puede establecer una clasificación y requisitos
que deben cumplir los ladrillos cerámicos de fabricación
industrial (hechos a máquina), que se utilizan en la construcción
de viviendas, edificios y obras civiles en general.
De los datos analizados se obtuvieron ladrillos cerámicos de
grado 1 tipo MqP (Hechos a máquina y perforados) de lo que se
puede decir que son prácticamente muy resistentes en
comparación a los de otro grado ya que soportan en compresión
como mínimo 15Mpa (uno de grado 3 soporta 5Mpa).
Respecto de la absorción cabe destacar que el ladrillo de grado 1
no permite una absorción de agua mayor al 14% esto implica una
mejor impermeabilidad en el caso de una construcción. (Para
ladrillo de grado 3 se observa que absorbe un 4% más de agua)
Respecto de la adherencia se observa que la clasificación del
ladrillo corresponde a grado 1 lo que implica una resistencia al
esfuerzo de corte de 0.4 MPa.
El grado del ladrillo establece cual de éstos es superior en cuanto
a las propiedades mecánicas que éste tiene. Es decir un ladrillo de
grado 1 es superior a uno de grado 2 o 3 ya que es más resistente
a compresión, absorbe menos agua y tiene una mejor adherencia
a fuerzas de corte.
Cabe destacar en los ensayos un cierto margen de error que se
produce debido a las condiciones que no son perfectamente
ideales ya que se toma en cuenta ladrillos no perfectamente
secos, la medición al cizalle fue con un medidor análogo, el
ladrillo no es perfectamente isotrópico y varias variables más que
influyen en el error. Pero a pesar de esto se pudo identificar con
facilidad el grado del ladrillo.
Se puede identificar que la clasificación por uso define un ladrillo
cara vista (V), ya que cumple con los requisitos mencionados en
las normas.
Los ladrillos son de uso común en la construcción por lo que es
necesario tener en cuenta sus propiedades a la hora de diseñar
obras, es por esto que se establecen ciertos criterios a la hora de
elegir un ladrillo, y en este caso es importante tener en cuenta el
grado y su clasificación por uso ya que determinan cual es
superior o más recomendable a utilizar.
7._Referencias Bibliográficas


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
NCh 167of2001
NCh 169of2001
www.wikipedia.org
www.inn.cl
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