La TIERRA como Material de Construcci贸n Componentes relevantes del suelo Selecci贸n de canteras Pruebas de campo
Ing. Julio Vargas Neumann Seminario de Construcci贸n 1 Facultad de Arquitectura y Urbanismo
CENTRO TIERRA -INTE
La TIERRA como Material de Construcci贸n ADOBE
TAPIAL
¿Cómo estudiar una cantera de suelo para su empleo en construcción?
Material Orgánico
1.
Suelo
para construir
2. 3. 4.
Componente activo
Piedras
Ordenamiento por sedimentación ideal, en función al tamaño de partículas
驴C贸mo estudiar una cantera de suelo para su empleo en construcci贸n?
El suelo de cada cantera tiene ya una mezcla dada de los cuatro componentes, pero solo dos son los m谩s importantes: La Arcilla y la Arena Gruesa
La ARCILLA La arcilla es el único componente activo del suelo - Varía sus características mecánicas en contacto con el agua. - Produce la cohesión con los otros componentes. - Es el aglomerante. - Es indispensable para obtener resistencia seca.
La ARCILLA Su contenido de humedad está asociada a cambios volumétricos, aumenta hasta un límite con el contenido de humedad y disminuye con el secado. Se encoge al secarse.
El amasado del barro es posible gracias a la plasticidad de la arcilla, cuando el barro se seca por evaporación del agua, la arcilla se encoge y el barro va adquiriendo una resistencia seca. Pero ese encogimiento viene acompañado de fisuras.
La ARCILLA y la ARENA GRUESA
+
= Arena gruesa Mortero con arena sin agrietamiento
Arcilla/Agua
La limitación del agrietamiento se debe a la arena gruesa (1/2 mm a 5 mm), esta forma un esqueleto granular que limita el encogimiento cuando las partículas se apoyan entre sí.
El AGUA es el gran ligante de la ARCILLA y la ARENA GRUESA La tensi贸n superficial del agua
Fuente Imagen: www.arquitecturasdeterra.blogspot.com
La ARCILLA y la ARENA GRUESA •La creación de la resistencia seca convierte al suelo o tierra en un material de construcción. •La tierra como material constructivo, requiere de un endurecimiento sin grietas. La arena gruesa es un elemento indispensable. •La matriz de arcilla sujeta al encogerse al esqueleto granular, formado por la arena gruesa y así concede la resistencia seca. •Este proceso es acompañado por una contracción volumétrica del conjunto del barro.
La PAJA y otras fibras • La paja es un aditivo naturales que actúa para controlar el agrietamiento. •Medida: 3 a 5 cm en adobe 5 a 8cm en tapial • La paja impide que las micro fisuras se conviertan en fisuras, en cambio la arena gruesa impide que se formen las micro fisuras. Sin embargo la paja es más eficiente. • Otras fibras vegetales o animales también han sido utilizadas para el mismo fin.
Tﾃｩcnicas de Construcciﾃｳn con Tierra Las observaciones anteriores son validas para todo tipo de construcciﾃｳn en tierra. ADOBE
QUINCHA
TAPIAL
ALBAﾃ選LERIAS CON MORTERO DE BARRO
COB (MOLDEO MANUAL)
PAJA BARRO
Dormido y Amasado El amasado se realiza con los pies primero y con manos despuĂŠs. Es necesario dos a tres dĂas de dormido
Dormido y Amasado Luego del dormido de dos días o más. Se añade la paja y se vuelve a amasar
• La cantidad de paja está limitada por la trabajabilidad, a más paja más resistencia • Hasta 1% en peso es adecuado y equivalente a 1:1 en volumen.
Experimentación • Las afirmaciones que siguen y su aplicación práctica a manera de pruebas de campo, están rigurosamente respaldadas por ensayos de laboratorio conducidos por la Pontificia Universidad Católica del Perú
• Programas similares realizados en USA y Alemania posteriormente, han corroborado estos resultados.
PRUEBAS DE CAMPO • 1. BOLITA – Presencia de arcilla / Resistencia seca • 2. EMPAREDADOS – Control de fisuras • La sencillez de las pruebas, era un objetivo para poder difundir su uso en todo el País incluyendo sus áreas rurales. • Son tan simples que no utilizan ninguna herramienta para su ejecución. • Son tan confiables que serán parte de la Norma peruana de Tierra.
Descripción de la elaboración de la prueba LA BOLITA Presencia de arcilla / Resistencia seca
Se elaboran 12 bolitas de 25 mm de diámetro.
Se ensayarán 3 bolitas a las 6 horas 12 horas 1 día
2 días
Descripción de la elaboración de la prueba LA BOLITA Presencia de arcilla / Resistencia seca
El ensayo consiste en aplicar dos fuerzas diametralmente opuestas con el dedo pulgar y el dedo índice de tu mano más fuerte. Este ensayo es realmente uno de tracción indirecta por compresión diametral.
BOLITA Presencia de arcilla / Resistencia seca
Esta prueba indica si un suelo es apto para la construcci贸n en tierra.
BOLITA Presencia de arcilla / Resistencia seca
• Un suelo no apto, que no tiene la arcilla suficiente (cantidad/calidad), puede ser mezclado con arcillas o suelos muy arcillosos para lograr clasificar como apto. • Un buen suelo puede contener mucha arcilla de baja calidad o poca arcilla de muy alta calidad y por supuesto cualquier situación intermedia.
Descripción de la elaboración de la prueba EMPAREDADOS Prueba de control de fisuras con arena gruesa - Fabricaremos 6 emparedados de dos adobes unidos por mortero de prueba.
Suelo natural
1 S + 0.5 AG
- El primero tendrá mortero de suelo natural. - El segundo tendrá un mortero de 1 parte de suelo y ½ de arena gruesa. - El tercero tendrá un mortero de 1 parte de suelo y 1 de arena gruesa y así hasta que el último tenga 1 parte de suelo y 2.5 de arena gruesa.
1 S + 1 AG 1 S + 1.5 AG 1 S + 2 AG
1 S + 2.5 AG
Descripción de la elaboración de la prueba EMPAREDADOS Prueba de control de fisuras con arena gruesa A las 48 horas…abrimos los emparedados con los morteros ya casi secos Abrimos en orden los emparedados cada vez con más arena gruesa. El 1ro tendrá muchas fisuras, el 2do tendrá menos, por ejemplo el 3ro casi ninguna, el 4to ya no tiene ninguna: esa es la mezcla óptima para hacer adobes y mortero La elegimos como receta de mezcla!! La 5ta o 6ta sería elegida para muros de Tapial, con otras pruebas de compactación con el mazo.
Suelo natural
Suelo óptimo ADOBE
Suelo óptimo TAPIAL
Mediciones en Laboratorio EMPAREDADOS Prueba de control de fisuras con arena gruesa Cantidad de fisuras
Ancho de fisuras
Como sabemos la arena gruesa ayuda a controlar las fisuras
ORDEN de las PRUEBAS DE CAMPO 1. PRIMERO se realiza la prueba de resistencia seca (“ La Bolita” - presencia de arcilla) Si se rompe alguna bolita a las 48 horas, el resultado en negativo y rechazamos la cantera. Buscamos otra cantera con suelo más arcilloso. También puede mezclarse el suelo de esa cantera con arcilla para mejorarlo. Si no se rompe ninguna de las 3 bolitas a las 48 horas, el resultado es positivo, la cantera es buena. Las roturas a tiempos menores son indicadores de la mayor o menor presencia de arcilla, las que deciden son las 3 bolitas de las 48 horas.
ORDEN de las PRUEBAS DE CAMPO 2. SEGUNDO: Si hay paja o fibra suficiente ¿Existe paja o fibras en los alrededores?, debemos mezclar el suelo natural con la mayor cantidad posible de paja. - El exceso hace difícil la mezcla, la trabajabilidad o consistencia. - A mayor cantidad de paja habrá menos fisuras y más resistencia, esto es muy importante en los morteros, que son los elementos críticos. Si no hay paja, hay que hacer la prueba del control de fisuras con arena gruesa
ORDEN de las PRUEBAS DE CAMPO 3. TERCERO La prueba de campo de control de fisuras (Los emparedados), no es Indispensable si es que vamos a usar paja. -Sin embargo, conviene hacerla para conocer qué tan arcilloso es nuestro suelo y poder compararlo con otras canteras u otras experiencias. -Conocer cuánta arena gruesa equilibró la arcilla del suelo, es como tener una medida comparativa de la presencia de arcilla. - A más arena gruesa necesaria, más presencia de arcilla hay en el suelo.
SECADO, CONTRACCIร N Y AGRIETAMIENTO DEL BARRO - Existe una relaciรณn estrecha entre el contenido inicial de agua (humedad) en el barro, las condiciones y velocidad de secado, la contracciรณn de la masa (arcilla) y su agrietamiento. -El agrietamiento genera falta de adhesiรณn y por tanto resistencia.
- Conclusiรณn: Agua suficiente, arcilla equilibrada con arena gruesa y secando muy lento.
VELOCIDAD DEL SECADO - El secado debe ser lento. Para ello es posible recurrir a diversas soluciones, como evitar la exposición directa al sol en las primeras horas de secado, ya sea con coberturas que reduzcan la evaporación o con faenas en hora o días sin sol, ni viento. - Se puede realizar un humedecimiento artificial durante las primeras horas de secado de los elementos o muros, o evitar la evaporación con productos que impidan la respiración temporal de los mismos. Por ejemplo, cubrir con textiles húmedos o crear vapor de agua dentro de un pequeño espacio
ALBAÑILERIA DE PIEDRA CON MORTERO DE BARRO - En la albañilería de piedra con mortero de barro, la velocidad de secado es diferente, no hay absorción de la humedad del mortero, se requiere más arcilla y menos arena gruesa. - Hay que hacer ensayos de laboratorio de tracción indirecta en emparedados y ensayos de compresión diagonal en muretes, para definir morteros de barro para cada tipo de piedra.
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