Propiedades mecánicas de la mampostería con bloques sólidos de

Carballo, G.; Navas, A.
1
PROPIEDADES MECÁNICAS DE LA MAMPOSTERÍA CON BLOQUES
SÓLIDOS DE ARCILLA
Ing. Goering Carballo Rodríguez1 y Ing. Alejandro Navas Carro, MSc2
RESUMEN
En este artículo se describen las principales características mecánicas de la mampostería con bloques
sólidos de arcilla, utilizando los tres tipos de mortero recomendados por el Código Sísmico de Costa Rica
2002(CSCR-02).
Un total de 90 especimenes fabricados con ladrillos sólidos fueron ensayados según normas ASTM,
normas técnicas mexicanas y experimentos que pese a no estar normados se consideran relevantes;
además se realizaron pruebas a elementos individuales provenientes de diferentes fábricas.
Concretamente se definen la resistencia a la compresión, f’m; la resistencia a cortante en las juntas, το; la
resistencia a la compresión diagonal, Sv; el módulo de elasticidad, Em y el módulo de cortante, Gm y las
relaciones empíricas entre ellos. Se comparan las resistencias entre los bloques de las ladrilleras elegidas,
y se sugiere una clasificación para los bloques de arcilla.
ABSTRACT
The main mechanical characteristics of solid clay masonry blocks are described in this article, using the
three types or mortar recommended by the Seismic Code of Costa Rica 2002 (CSCR-02).
A total of 90 solid block samples were tested according to ASTM and technical mexican standards and
other experiments that are considered to be relevant, although they have not been standardized yet. In
addition to that, tests were made to individual block samples coming from different manufacturers.
The main expressions obtained correspond to the compression resistance, f’m, shear resistance at joints,
το, diagonal compression resistance, Sv, elastic modulus, Em and shear modulus, Gm and the empiric
equations that correlate these parameters. As part of the conclusions, there are comparisons made
between the resistance obtained for blocks coming from the different manufacturers and it is also
suggested a classification for clay blocks.
1
Ingeniero de Dean Steel Buildings, Inc.; Consultor independiente.
2
Coordinador General de Laboratorios, LANAMME, Escuela de Ingeniería Civil, UCR.
VIII Seminario de Ingeniería Estructural y Sísmica
San José, Costa Rica – Septiembre 2005
Carballo, G.; Navas, A.
2
INTRODUCCIÓN
En Costa Rica, a diferencia de la mayoría de los países de Latinoamérica, predominan las construcciones
realizadas con mampostería de concreto, sin embargo el uso de mampostería de arcilla fue de suma
importancia en el pasado, llegando a construirse algunos de los edificios más emblemáticos del país con
este material; por el Teatro Nacional, el antiguo Colegio Sión y la Iglesia de San Francisco de Calle
Blancos.
El uso estructural de la arcilla ha disminuido significativamente, sin embargo el material presenta
innegables atributos estéticos y una excelente capacidad térmica que lo han convertido en un elemento
muy atractivo desde el punto de vista arquitectónico.
La ausencia de investigaciones y datos de propiedades mecánicas dificultan el diseño de la mampostería
de arcilla y obliga a recurrir a normas extranjeras que no se ajustan necesariamente a las propiedades de
los materiales ni a las condiciones medioambientales que rigen nuestros diseños.
Las propiedades mecánicas de un material son comúnmente determinadas mediante investigaciones
experimentales, que a la postre son adoptadas por los códigos de diseño. Para poder validar las
recomendaciones que hace el Código Sísmico de Costa Rica acerca de la mampostería, se desarrolló un
plan de investigación experimental, que fue realizado en el Laboratorio Nacional de Materiales y
Modelos Estructurales de la Universidad de Costa Rica mediante Proyectos de graduación de posgrado y
grado.(12)(13)(23)(26).
Para este proyecto se utilizaron aproximadamente 1000 bloques sólidos de arcilla, por ser los de uso más
común, dichos elementos fueron generosamente donados por el Ing. Roberto Barzuna de la Fábrica de
Productos Caribe S.A. Se elaboraron una serie de probetas para los ensayos de compresión axial, cortante
en las juntas y tensión diagonal, examinándose también las propiedades individuales de los ladrillos,
como su capacidad a compresión simple, módulo de ruptura y absorción.
Para caracterizar el mercado nacional se obtuvieron muestras de bloques de otras fábricas y se comparan
los resultados obtenidos con lo que se generan recomendaciones. Las ladrilleras seleccionas fueron: Agua
Caliente, La Uruca, Sabana Oeste las que producen bloques para uso estructural y La Viviana que los
produce con fin ornamental.
PROGRAMA EXPERIMENTAL
Antecedentes
Investigaciones experimentales anteriores con mampostería de concreto(12)(13)(23)(26), de diferentes
espesores y condiciones de relleno, obtuvieron resultados que sirvieron como base para el Capítulo 9,
Requisitos para mampostería estructural del CSCR-2002, en cuanto a las propiedades de los materiales.
El trabajo de investigación en arcilla más reciente fue realizado por Vargas(28) en 1982 y usó tipo de
ladrillos que ya no están disponibles. Ante la necesidad de obtener mayor información se decidió seguir
la misma línea de trabajo que con el concreto y se delimitaron los objetivos descritos a continuación.
Objetivo General
Determinar experimentalmente las principales propiedades mecánicas de la mampostería de arcilla de
mayor uso en el país (bloques sólidos) y obtener las correlaciones empíricas. Específicamente:
Resistencia a la compresión, f’m
Módulo de elasticidad, Em
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Módulo de cortante, Gm
Resistencia a tensión diagonal de la mampostería, Sv
Resistencia al cortante en las juntas, το
Objetivos Específicos
a) Obtener una correlación entre la resistencia a la compresión de la mampostería, f’m, y su
módulo de Elasticidad, Em.
b) Obtener una correlación entre la resistencia a la compresión de la mampostería, f’m, y la
resistencia a la compresión del mortero, f’mort.
c) Obtener una correlación entre la resistencia a la compresión de la mampostería, f’m, y el módulo
de elasticidad a cortante, Gm.
d) Obtener una correlación entre la resistencia a la compresión de la mampostería, f’m, y la
resistencia a cortante de la mampostería, Sv.
e) Obtener una correlación entre la resistencia a la compresión de la mampostería, f’m, y la
resistencia al cortante de las juntas, το.
f) Realizar una comparación entre los valores promedio de resistencia a la compresión, módulo de
ruptura y absorción, obtenidos en bloques sólidos de arcilla, provenientes de cinco fábricas de
ladrillos.
En la elaboración de los morteros de pega se utilizó cemento tipo I MP, disponible comercialmente en el
país. Se decidió prescindir de la cal en la fabricación de los especimenes debido a que no es una práctica
común en el país, aunque su uso es recomendable.
Se decidió utilizar arena fina de tajo (MF=3,9), para la preparación del mortero debido que las arenas de
tajo son las más utilizadas en el país. Al material se le efectuaron las pruebas de peso específico y
absorción, ASTM C128(5), y granulometría ASTM C136.
COMPRESIÓN DE BLOQUES
Descripción de los especimenes
Se utilizó una muestra 100 de bloques sólidos de arcilla de la fábrica Caribe . Se ensayaron 10 bloques
sólidos y 10 bloques huecos obtenidos en las otras fábricas. Debido al proceso de fabricación en nuestro
país los ladrillos no tienen ningún tipo de clasificación por su resistencia. El ensayo de compresión de las
unidades se realizó siguiendo los procedimientos de la norma ASTM C67(9).
Propiedades de los bloques
La Tabla No.1 presenta los promedios de los resultados obtenidos en las pruebas de resistencia a la
compresión simple y las características de los bloques. La Tabla No.2 presenta la resistencia a la
compresión promedio de los morteros utilizados.
Tabla No.1. Características de los bloques sólidos de arcilla
Ladrillera
Caribe S.A.
Absorción
(%)
22,2
Gs
2,66
Peso
Unitario
Módulo de
Ruptura
(kg/m3)
(kg/cm2)
Resistencia a la
Compresión
(kg/cm2)
1674
35
226
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Tabla No.2. Resistencia promedio a compresión de los morteros.
Tipo
Resistencia, f’mort
(kg/cm2)
A
186
B
147
C
85
MÓDULO DE RUPTURA
Descripción de los especimenes
Se seleccionaron 100 unidades de Ladrillera Caribe para ser ensayados a flexión con el fin de determinar
su módulo de ruptura. De las otras fábricas se escogieron 10 bloques sólidos de cada una. El experimento
se realizó siguiendo la norma ASTM C67(9).
Figura No.1. Montaje de la prueba de módulo de ruptura
El módulo de ruptura promedio para la ladrillera Caribe fue de 35kg/cm2.
COMPRESIÓN DE PRISMAS
Descripción del ensayo
La prueba de compresión axial se realizó siguiendo los procedimientos descritos en la norma ASTM
C1314(6), con lo que determinó la compresión de la mampostería f´m, mediante la falla de bloques
apilados formando prismas como muestra la Figura No.2, éstos se cargaron monolíticamente hasta
alcanzar su falla y fueron instrumentados con la finalidad de medir su deformación horizontal y vertical,
con esto se estableció el módulo de elasticidad de la mampostería y la razón de Poisson, ν.
Proceso de Construcción
Se fabricaron 30 prismas, divididos en tres grupos de 10 según el tipo de mortero de pega (A, B o C).
Las condiciones del proceso fueron de laboratorio, tanto para este ensayo como para las demás pruebas,
lo cual desgraciadamente no es siempre posible implementarlo en una construcción. Por ejemplo, todos
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los especimenes se encontraban totalmente saturados antes de la fabricación de los prismas, lo que
permitió reducir al máximo la pérdida de humedad por absorción de bloque, si esta condición no se da, el
mortero puede perder humedad de hidratación y desde luego, perder capacidad de compresión y
adherencia.
Figura No.2. Montaje de la prueba de compresión de prismas
Resistencia a la compresión, f’m, Módulo de Elasticidad, Em, y razón de Poisson, ν.
La Tabla No.3 presenta los valores promedio de resistencia a la compresión, módulo de elasticidad, razón
de Poisson y la razón Em/f´m.
Tabla No.3. Valores promedio de resistencia a la compresión, módulo de elasticidad, razón de Poisson y razón de
Módulo de elasticidad entre resistencia a la compresión de los prismas.
Tipo mortero
f'm
(kg/cm2)
Em
(kg/cm2)
Em/f'm
ν
A
109
49232
457
0,229
B
104
44229
422
0,256
C
100
36338
366
0,176
En la Tabla No.3 se observa que las diferencias en la resistencia promedio a la compresión, f’m, de los
prismas fabricados con los tres morteros. La resistencia de los construidos con el mortero A es un 5%
más alta que la de los prismas fabricados con mortero B y un 9% más alta que los fabricados con mortero
C; el incremento los prismas con mortero B respecto a los de mortero C es de un 4%.
Al tener un solo tipo de bloque para todas las pruebas, las diferencias se deben a las distintas resistencias
a la compresión de los morteros, los cuales exhiben un comportamiento lineal. Sin embargo, debe
considerarse que existe variación en la resistencia de los bloques de distintas fábricas, lo que deja patente
la importancia de realizar pruebas de laboratorio para la elaboración de diseños seguros.
Existe una variación porcentual en el módulo de elasticidad debido al uso de los diferentes morteros, de
tal forma el módulo de los fabricados con mortero A es 11% más alto que el de los elaborados con
mortero B y 35% más que el de los de mortero C. En consecuencia se debe ser cuidadoso con la
selección del mortero que va a utilizar en el diseño pero los incrementos que estos producen no son
significativos en cuanto a la resistencia a la compresión aunque si generan cambios considerables en
adherencia. Otro variable que debe considerarse con especial cuidado es la resistencia individual del
bloque.
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Resistencia a la compresión de la mampostería vs. Módulo de Elasticidad
La Figura No. 3 muestra la relación entre el módulo de elasticidad y la resistencia a la compresión de los
prismas fabricados con morteros A, B y C, corregida por la razón altura-espesor. Se trazaron líneas de
mejor ajuste en color gris entre los puntos más alejados y el origen, de forma que estas rectas se pueden
considerar como un límite superior e inferior 17)(19)(20). Se muestran los datos limitados por estas dos
rectas, debido a que es la forma usual en que se publicar en los estudios de mampostería(12)(13)(23)(26),
debido a que las rectas de mejor ajuste, no son muy confiables por la gran dispersión de los datos.
Módulo de Eslasticidad (kg/cm 2)
80000
70000
60000
Em = 676f'm
50000
Mortero A
Mortero B
Mortero C
40000
CSCR-02
Recomendación
30000
20000
Em = 282f'm
10000
0
0
10 20
30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Resistencia a la compresión, f'm (kg/cm2)
Figura No.3 Módulo de elasticidad vs. Resistencia a la compresión.
La línea roja muestra la relación dada por el CSCR-02, Em =750f’m, es claro como se encuentra
totalmente fuera del rango de valores hallados en la investigación y no refleja el verdadero
comportamiento de la mampostería. La línea verde refleja la recomendación de calcular Em = 350f’m dada
en diferentes normas latinoamericanas.
Es importante resaltar la diferencia que existe entre las relaciones de Em/f’m, (467, 422 y 366 para los
morteros A, B y C respectivamente) conseguidas mediante los ensayos y la recomendación del CSCR-02,
de calcular el módulo de elasticidad de la mampostería como 750 veces el valor de la resistencia a la
compresión, la cual sobrepasa en más de un 80% el valor promedio encontrado, de Em = 411f’m, de
manera que la recomendación del CSCR-02 no se ajusta a nuestros materiales.
Con base en lo obtenido en el estudio experimental y mientras no se tengan más investigaciones al
respecto, y basados en diferentes estudios y normas latinoamericanas (1)(2)(3)(11)(14)(15)(21)(22)(27), la ecuación
que permite estimar el módulo de elasticidad de la mampostería de arcilla, f´m =350f’m, es conservadora,
y comparándola con la del CSCR-02, se observa que la recomendada por el CSCR-02 sobrestima
significativamente el módulo de elasticidad de la mampostería de arcilla, lo cual es poco conservador.
El valor máximo propuesto por el CSCR-02(16) para el módulo de elasticidad, de 210 000 kg/cm2,
pareciera ser un valor muy alto para mampostería de arcilla, ya que es 300% mayor que el valor máximo
individual alcanzado (69 000 kg/cm2) y un 330% mayor que el promedio más alto obtenido (49 232
kg/cm2) en el trabajo experimental realizado.
El módulo de elasticidad de la mampostería, Em, depende directamente del valor de la resistencia a la
compresión de los prismas de mampostería y éstos, aunque en menor medida, del mortero de pega.
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Resistencia a la compresión de la mampostería vs. Resistencia a la compresión del mortero
La ecuación [1] relaciona la resistencia a la compresión con la resistencia a la compresión del mortero
con un R2=0.987.
f 'm = 0.0869 f 'mort + 91.736, kg / cm 2
[1]
El comportamiento fue el esperado, porque los morteros de resistencia más baja tienen menor módulo de
elasticidad, de tal forma que se expanden con mayor facilidad e inducen a esfuerzos de tensión mayores
en las caras de contacto entre el bloque y el mortero.(23)
La magnitud de las diferencias es considerada normal, debido a que otras investigaciones (17)(19)(20),
indican que para morteros de uso estructural, un aumento de un 100% en la resistencia del mortero
incrementa, a lo sumo, un 10% la resistencia a la compresión de la mampostería.
Resistencia a compresión del mortero vs. módulo de elasticidad de la mampostería
La ecuación [2] muestra la relación lineal obtenida que existe entre el módulo de elasticidad de la
mampostería y la resistencia a la compresión del mortero.
Em = 128.52 f 'mort + 25373, kg / cm 2
[2]
Tabla No.4. Resistencia a compresión del mortero y módulo de elasticidad de la mampostería
Tipo
Resistencia a
compresión, f'mort
(kg/cm2)
Módulo de Elasticidad
A
186
49232
B
147
44229
C
85
36338
(kg/cm2)
Comportamiento de los prismas a compresión
La falla de los prismas a compresión fue frágil y explosiva en la mayoría de los casos, caracterizada por
grietas longitudinales y el desprendimiento de los bloques unidos al mortero. Dada la gran resistencia de
las piezas de mampostería. El factor de mayor influencia son los esfuerzos de tracción generados en el
prisma en las juntas de pega, debidos a las diferencias de resistencia, que permiten una mayor expansión
lateral del mortero. (23)
Figura No.4. Tipos de falla observados en los prismas de compresión.
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TENSIÓN DIAGONAL DE MURETES
Descripción del ensayo
Se ensayaron 30 elementos, con dimensiones aproximadas de 35x35cm, mediante la prueba de tensión
diagonal(10)(11)(27). Se decidió utilizar la Norma técnica Mexicana para Estructuras de Mampostería(27) del
Distrito Federal Mexicano, porque las condiciones de la misma se adaptan mejor a las condiciones de
estudio. Cada murete fue fabricado por un operario calificado en las instalaciones del LANAMME.
Los muretes fueron cargados monotónicamente en una máquina universal, aplicando la carga en esquinas
opuestas por la diagonal. La instrumentación se apegó al esquema recomendado por Alcocer(1) para la
determinación del módulo de rigidez a cortante, Gm.
Figura No.5. Montaje de la prueba de tensión diagonal.
Resistencia a la Tensión Diagonal, Sv
La Tabla No.5. muestra los valores promedio obtenidos para la resistencia a la tensión diagonal de la
mampostería. El valor de la resistencia al cortante, Sv, se incrementa al aumentar la resistencia del
mortero de pega, de tal forma que los muretes construidos con mortero tipo A son un 31% y 313% más
resistentes que los fabricados con los morteros B y C, respectivamente.
Tabla No.5. Resultados Promedio de la prueba de tensión diagonal de los muretes.
TDA
Promedio
TDB
TDC
Sv
(kg/cm2)
Gm
(kg/cm2)
Sv
(kg/cm2)
Gm
(kg/cm2)
Sv
(kg/cm2)
Gm
(kg/cm2)
14,4
20681
11,0
20451
4,6
13107
La relación lineal que relaciona la resistencia a la tensión diagonal con la resistencia a la compresión de
la mampostería es descrita por ecuación [3] con un R2=0.989:
[3]
Sv = 1.0916 f 'm − 103.63, kg / cm 2
En la Tabla No.6. se muestra la relación entre Sv y f’m en términos de porcentaje y de raíz cuadrada.
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Tabla No.6. Razón de Sv / f’m y Sv / f 'm
Mortero
Sv (kg/cm2)
f'm (kg/cm2)
Sv/f’m
Sv/ f 'm
A
14,4
108
0,13
1,38
B
11,0
104
0,11
1,07
C
4,6
99
0,05
0,46
Promedio
10,0
104
0,09
0,98
La mayoría de los códigos proponen la relación entre f’m y la raíz de Sv, considerando el valor de la razón
como un coeficiente. El valor encontrado para la mampostería de arcilla es de 0.98 en promedio para los
tres tipos de mortero. La ecuación [4] explica esta relación con un R2=0.99 y de forma más confiable
debido a que presenta una constante menor que la ecuación [3].
Sv = 22.254( f 'm )1/ 2 − 217, kg / cm 2
[4]
En trabajos realizados en el país con mampostería de concreto, por Navas y Cascante, se encontró que
esta relación Sv/(f’m)1/2 varía de 0.94 a 1.06, en consecuencia el valor de 0.98 encontrado indica que la
mampostería de arcilla presenta un comportamiento similar a la mampostería de concreto en cuanto a la
tensión diagonal.
Algunos códigos (11)(27) consideran que para elementos de arcilla, cuando la relación sea mayor al
0.8(f’m)1/2, como es el caso, puede y debe considerarse este valor como válido para Sv, de manera que se
considera como un límite superior, haciendo el diseño un poco más conservador.
Módulo de Elasticidad a Cortante, GM
La Tabla No.7 muestra los valores promedio del módulo de elasticidad de cortante, Gm, obtenidos para
los tres tipos de mortero, determinados en las pruebas de tensión diagonal y la relación entre los valores
promedio de los módulos de elasticidad Em y Gm, que es de 0.41, la cual es coherente con el valor de 0,4
recomendado por diferentes códigos(1)(2)(3)(11)(15)(21)(22)(27) incluido el CSCR-2002.
Tabla No.7. Razón Gm/Em
Mortero
Gm(kg/cm2)
Em(kg/cm2)
Gm/Em
A
20681
49532
0,42
B
20451
43929
0,47
C
13107
36336
0,36
Promedio
18080
43266
0,41
Se encontró una relación lineal con un R2 ≈0,83, entre la resistencia a la compresión y el módulo de
elasticidad a cortante, expresada mediante la ecuación [5]. Esto demuestra que a medida que aumenta la
resistencia del mortero aumenta el módulo de elasticidad a cortante.
Gm = 865 f 'm − 71956, kg / cm2
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[5]
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Modo de Falla
En los muretes de mayor resistencia, fabricados con morteros A y B, el tipo de falla fue repentino y no
permitió observar donde se inició la grieta, sin embargo ésta se propagó a través de los bloques y del
mortero por la diagonal, como se muestra en la Figura No.6.
Tipo A
Tipo B
Figura No.6. Patrón de agrietamiento en los muretes con mortero tipo A y B.
En el caso de los muretes elaborados con mortero C, la falla se debió al deslizamiento de las juntas de
mortero, producto de la baja adherencia entre el mortero de pega y los ladrillos. En la Figura No.7. se
muestra el patrón de agrietamiento observado.
Figura No.7. Patrón de agrietamiento en los muertes con mortero tipo C.
CORTE DIRECTO DE LAS JUNTAS DE MORTERO
Descripción del ensayo
La prueba se realizó utilizando tripletas de cortante, las cuales están constituidas por bloques colocados
como se muestra en la Figura No.8. de manera que se determinó el esfuerzo de cortante soportado por las
juntas de mortero. Si bien es cierto que esta prueba no está estandarizada, es considerada importante en
diversas investigaciones. El efecto de la carga axial no fue considerado en este ensayo, en consecuencia
los resultados obtenidos representan un límite inferior.
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Figura No.8. Ensayo de Tripletas de cortante.
Proceso de Construcción
Se elaboraron 30 tripletas, de las cuales 10 tenían mortero A, 10 mortero B y 10 mortero tipo C, según el
CSCR 02(16) en las instalaciones de LANAMME.
Instrumentación
Los objetos de ensayo fueron sometidos a carga monotónica en una máquina universal de cabeza móvil,
hasta alcanzar la falla del espécimen.
En la Tabla No.8 se muestran los resultados obtenidos de resistencia al cortante en las juntas y realizadas
a tripletas de cortante con los tres morteros A, B y C, recomendados por el CSCR-02(16).
Tabla No.8. Resistencia al cortante de las juntas de mortero.
A
Muestra
Promedio
B
το
C
το
2
το
2
(kg/cm )
(kg/cm )
(kg/cm2)
6,4
3,0
1,9
Resistencia a cortante de las juntas de mortero, τO
Se encontró una relación lineal, la cual se muestra la ecuación [6], entre la resistencia a compresión del
mortero y la resistencia a cortante en las juntas, con un R2= 0,73. En consecuencia conforme aumenta la
resistencia del mortero, aumenta la adherencia con los ladrillos
τ 0 = 0.0387 f 'mort − 1.2955, kg / cm 2
[6]
τ 0 = 0.8098 f 'mort − 5.351, kg / cm 2
[7]
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La ecuación [7] muestra la relación lineal entre la resistencia a cortante de las juntas y la raíz de la
resistencia a la compresión del mortero, la ecuación que se deriva de la misma no presenta una mejor
correlación pero permite calcular f’mort de forma más confiable debido a que presenta una constante
menor que la ecuación [6].
Comportamiento y tipo de falla
En el caso de la tripletas fabricadas con los morteros A y B se obtuvo un patrón de falla similar, que a
través de la interfase bloque-mortero, como se muestra en la Figura No.9.a. Mientras que en el caso de las
elaboradas con mortero tipo C, se obtuvo un desprendimiento de la pega, como muestra la Figura No.9.b.
a)
b)
Figura No. 9. Tipo de falla en las tripletas.
RESULTADOS PARA LOS BLOQUES DE OTRAS FÁBRICAS
La Tabla No.9 muestra el resumen de los resultados promedio obtenidos para los bloques de las
fábricas seleccionadas, se incluyen las características de los bloques huecos.
Tabla No.9. Resultados promedio para bloques de otras fábicas
Resistencia a
compresión
(kg/cm2)
Fábrica
Módulo de
ruptura
(kg/cm2)
Absorción
(%)
Gs
Sólido
Hueco
Sólido
Sólido
Hueco
Sólido
Hueco
Agua Caliente
397
351
13
19
20,1
2,6
2,7
La Uruca
355
327
35
20,4
19,3
2,6
2,7
La Viviana*
162
180
5
20,5
19,6
2,6
2,6
Sabana Oeste
352
357
23
19,9
19,6
2,6
2,7
Promedio
364
345
24
19,8
19,7
2,6
2,7
NOTA: *Se excluye del promedio debido a que su fabricante no recomienda el uso estructural
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Resistencia a la compresión de bloques de otras fábricas
El resultado promedio general de 355 kg/cm2, es 267% más alta que la resistencia requerida para los
bloques de concreto clase A, según el CSCR-02, lo cual demuestra la gran capacidad a compresión de los
bloques de arcilla, incluso los considerados como artesanales son un 28% más altos de lo requerido para
los bloques de concreto de mejor calidad.
Absorción y Gravedad Específica
Para saturar los bloques fue necesario sumergirlos por más de 24 horas, la utilización de la cámara
húmeda para dicho fin fue insuficiente y se prescindió uso de la misma. Durante el trabajo experimental
se tuvo que considerar, para la elaboración de todas las probetas de ensayo, la gran capacidad de
absorción de la arcilla, de manera que los morteros no perdieran humedad; para evitarlo se elaboraron las
mismas con ladrillos saturados y luego de su curado se dejaron secar a temperatura ambiente.
Las absorciones encontradas en todos los ladrillos, incluyendo las fábricas Caribe y La Viviana, son
similares y rondan el 20%, lo que varía significativamente el peso de la mampostería seca y saturada,
siendo este última la más crítica. Los valores encontrados son significativamente altos comparados con el
máximo de 8% recomendado por la norma ASTM-67. (9)
Esta capacidad de absorción de la arcilla deber ser considerada tanto en el diseño como en la construcción
de elementos de mampostería como para las uniones con otros materiales, por ejemplo de concreto, ya
que las diferencias pueden provocar esfuerzos internos que debiliten las uniones de mortero. La absorción
normal de los bloques de concreto nacionales oscila entre 8 y 10% y como se pudo corroborar en la
investigación el módulo de elasticidad difiere significativamente con el de los bloques de arcilla.
Módulo de Ruptura de bloques otras fábricas
El módulo de ruptura promedio fue de 24 kg/cm2, con un error estándar de 50% el cual muestra una
relación deficiente, además los ladrillos artesanales muestran un promedio de 5 kg/cm2, por lo tanto y
hasta que no se efectúen más estudios al respecto, es conveniente que el dato sea obtenido con pruebas de
laboratorio, en caso de ser requerido.
El procedimiento de esta prueba es bastante sencillo y económico, lo que puede ser utilizado para
obtener, de manera rápida, una idea de la capacidad de bloques de arcilla que se quieran utilizar. La
misma no requiere de la construcción de probetas y cualquier laboratorio de materiales debe ser capaz de
realizarla. Es por lo anterior que en la Tabla No 12 se sugiere, junto con la capacidad a compresión
simple, como uno de los factores para clasificar los bloques.
Comparación y Clasificación Final
La Figura No.10 muestra una comparación de la resistencia a la compresión considerando todas las
fábricas examinadas.
Se puede observar que la capacidad a compresión de los bloques huecos es muy similar o incluso mayor
que la de los bloques sólidos, esto puede ser aprovechado para reforzar la mampostería, siempre y cuanto
se cumpla con las relaciones de área para que sean elementos sólidos y se tenga espacio suficiente para el
concreto de relleno.
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2
Resistencia a compresión (kg/cm )
450
400
350
300
250
Sólido
Hueco
200
150
100
50
0
Agua Caliente
La Uruca
La Viviana
Sabana Oeste
Caribe
Figura No.10. Comparación de resistencias a compresión
La Figura No.11. hace una comparación de los valores promedio de módulo de ruptura todas las fábricas
examinadas.
2
Módulo de Ruptura (kg/cm )
40
35
30
Agua Caliente
25
La Uruca
20
La Viviana
Sabana Oeste
15
Caribe
10
5
0
Agua
Caliente
La Uruca
La Viviana
Sabana
Oeste
Caribe
Figura No.11. Comparación de módulos de ruptura
De lo anterior se propone que mientras no existan más estudios al respecto, los bloques de arcilla pueden
clasificarse en dos categorías según su resistencia a compresión y su módulo de ruptura, como se muestra
en la Tabla No. 12.
Tabla No.12. Clasificación sugerida para los bloques de arcilla según su resistencia
Tipo
Resistencia a la
Módulo de Ruptura
compresión (kg/cm2)
(kg/cm2)
Uso
1
>200
> 13
Estructural
2
<200
<13
Ornamental
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