Adobes Ecologicos

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Escuela de Ingeniera de Materiales

PROYECTO DE ELABORACIN DE ADOBES ECOLGICOS CON SUELO RECICLADO DE CHAVIMOCHICI. OBJETIVOS 1. Determinar el lmite lquido, lmite plstico e ndice de plasticidad del sedimento. 2. Determinar el porcentaje de humedad de la muestra de sedimento. 3. Calcular el porcentaje de contraccin volumtrica y lineal de las diferentes dosificaciones a realizar, as tambin la variacin del peso, debido a la perdida de agua en el secado. II. RESUMEN En el presente trabajo nos centramos principalmente en encontrar el porcentaje y tipo de estabilizante ptimo para un material de sedimento, para obtener un producto cermico (adobe) que cumpla ciertos requerimientos y especificacin, establecidos en su uso en servicio, que me van a permitir garantizar su calidad y garanta. Trabajamos con dosificaciones del 2, 4, 6, 8 y 10 % en cal, cemento azul y rojo, construyendo 3 probetas por dosificacin. Construimos gaberas de 16x4x4 cm para moldear nuestros adobes, pasado unos das de secado en la gabera, extrajimos los especmenes, analizando su reduccin en peso por perdida de agua y sus medidas finales debido a la contraccin. Analizamos la muestra de sedimento caracterizndola con diferentes ensayos como lmite lquido, limite plstico, ndice plasticidad, % de humedad y contraccin volumtrica. Fabricamos adobes hechos de solo sedimento (suministro), para tener una probeta de referencia frente a las diferentes que fueron dosificadas. FUNDAMENTO TERICO 1. HUMEDAD EN UN SUELO El suelo se compone de partculas (minerales y materia orgnicos) y de poros, los cuales estn llenos de aire o agua. Dependiendo del tamao de las partculas (tipo de suelo) y del contenido en materia orgnica, el volumen total de los poros vara enormemente de suelo a suelo. El volumen total de los poros es el factor clave para la capacidad de almacenamiento de agua de cualquier suelo. Cuanto ms pequeo sea el dimetro de los poros llenos de agua, mayor ser la energa que las plantas deban utilizar para extraer el agua, ya que es retenida con mayor fuerza.

III.

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La tensin con la cual el agua es retenida en el suelo se llama potencial hdrico del suelo o tensin hdrica del suelo. La tensin hdrica del suelo es igual a la energa que la planta debe aplicar para lograr extraer el agua de los suelos de alrededor. Comnmente la tensin hdrica del suelo es medida en Hectopascales (1 hPa = 1 mbar) o Centibares (1 Centibar = 10 hPa / mbar).

Fig. 1: Porosidad en un suelo arcilloso y un arenoso 2. PORCENTAJE DE HUMEDAD El Contenido de Humedad de los Suelos. Esta propiedad fsica del suelo es de gran utilidad en la construccin civil y se obtiene de una manera sencilla, pues el comportamiento y la resistencia de los sueles en la construccin estn regidos, por la cantidad de agua que contienen. El contenido de humedad de un suelo es la relacin del cociente del peso de las partculas slidas y el peso del agua que guarda, esto se expresa en trminos de porcentaje. En Japn se han registrado contenidos de humedad de ms de mil por ciento, esto indica grandes problemas de suelo debido a que el peso del agua supera quince veces el peso del material slido. El proceso de la obtencin del contenido de humedad de una muestra se hace en laboratorios, el equipo de trabajo consiste en un horno donde la temperatura pueda ser controlable. Una vez tomada la muestra del slido en estado natural se introduce al horno. Ah se calienta el espcimen a una temperatura de ms de 100

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grados Celsius, para producir la evaporacin del agua y su escape a travs de ventanillas. Se debe ser cuidadoso de no sobrepasar el lmite, para no correr el riesgo de que el suelo quede cremado con la alteracin del cociente de la determinacin del contenido de humedad. El material debe permanecer un periodo de doce horas en el horno, por esta razn se acostumbra a iniciar el calentamiento de la muestra de suelo al final del da, para que as de deshidrate durante toda la noche. Cumplidas ya las 12 horas de secado de la muestra de tamao normal se procede a retirar y pesar, para as obtener el peso del suelo seco. El peso del agua ser la diferencia entre el peso de la muestra en estado natural y la muestra seca de suelo. Ya se cuenta con los valores necesarios para la obtencin del contenido de humedad, en caso de tener mucha prisa en la obtencin de resultados de ensayo, la muestra podra ser retirada del horno al cabo de cinco o seis horas para as pesarla, luego se introducira de nuevo al horno y se comparara con este peso con el obtenido a las seis horas de secado. Si no se obtiene ninguna diferencia, podra utilizarse este valor como el peso seco de dicha muestra de suelo. 3. DETERMINACION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD EN SUELOS Este ensayo tiene como finalidad la determinacin del contenido de humedad de una muestra de suelo. El contenido de humedad de una masa de suelo est formado por la suma de su agua libre, capilar e higroscpica. La importancia del contenido de agua que presenta un suelo representa junto con la cantidad de aire, una de las caractersticas ms importantes para explicar el comportamiento de ste en especial en aquellos de textura ms fina, como por ejemplo cambios de volumen, cohesin, estabilidad mecnica. Los resultados finales muchos anlisis dependen de su expresin a base de peso seco de suelo (ej. medidas de nmero, biomasa, etc.). Esto es de importancia debido a que en el suelo el contenido de humedad puede variar ampliamente en funcin de tiempo mientras que el peso seco es constante a travs del tiempo. En anlisis microbianos, el contenido de humedad es usualmente reportado como el porciento de humedad relativa, el cual es igual a la masa de agua por unidad de masa de suelo seco al horno. 4. CONSISTENCIA Y PLASTICIDAD. Etimolgicamente, consistencia equivale a capacidad de mantener las partes del conjunto integradas, es decir, estabilidad y coherencia. En mecnica de suelos, slo se utiliza para los suelos finos que, dependiendo del contenido de agua y su mineraloga, fluyen sin romperse. La plasticidad de un suelo se atribuye a la deformacin de la capa de agua adsorbida alrededor de los minerales; desplazndose como sustancia viscosa a lo

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largo de la superficie mineral, controlada por la atraccin inica. La plasticidad en las arcillas, por su forma aplanada (lentejas) y pequeo tamao, es alta. y CONSISTENCIA DEL SUELO Definicin de la consistencia del suelo La consistencia del suelo es la firmeza con que se unen los materiales que lo componen o la resistencia de los suelos a la deformacin y la ruptura. La consistencia del suelo se mide por muestras de suelo mojado, hmedo y seco. En los suelos mojados, se expresa como adhesividad y plasticidad. La consistencia del suelo puede estimarse en el campo mediante ensayos sencillos, o medirse con mayor exactitud en el laboratorio. Nota: en cada caso se ofrecern indicaciones respecto del valor relativo del suelo para la construccin de estanques pisccolas, especialmente al determinar la consistencia del suelo mojado. En los ensayos siguientes (Secciones 8.1 y 8.2), los suelos que son particularmente buenos para la construccin de estanques estn impresos en color pardo. Determinacin de la consistencia del suelo mojado La prueba se realiza cuando el suelo est saturado de agua, como por ejemplo, inmediatamente despus de una abundante lluvia. En primer lugar, determine la adhesividad, que es la cualidad que tienen los materiales del suelo de adherirse a otros objetos. Despus, determine la plasticidad, que es la cualidad por la cual el material edfico cambia continuamente de forma, pero no de volumen, bajo la accin de una presin constante, y mantiene dicha forma al desaparecer la presin. Cohesin: Esta fuerza es debida a atraccin molecular en razn, a que las partculas de arcilla presentan carga superficial, por una parte y la atraccin de masas por las fuerzas de Vander Walls, adems de estas fuerzas, otros factores tales como compuestos orgnicos, carbonatos de calcio y xidos de hierro y aluminio, son agentes que integran el mantenimiento conjunto de las partculas. La cohesin, entonces es la atraccin entre partculas de la misma naturaleza. Adhesin: Se debe a la tensin superficial que se presenta entre las partculas de suelo y las molculas de agua. Sin embargo, cuando el contenido de agua aumenta, excesivamente, la adhesin tiende a disminuir. El efecto de la adhesin es mantener unidas las partucilas por lo cual depende de la proporcin Agua/Aire. 5. PLASTICIDAD DE LOS SUELOS

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El contenido de agua con que se produce el cambio de estado vara de un suelo a otro y en Mecnica de suelos interesa fundamentalmente conocer el rango de humedades, para el cual el suelo presenta un comportamiento plstico, es decir, acepta deformaciones sin romperse (plasticidad), es decir, la propiedad que presenta los suelos sin romperse. Existen suelos que al ser remoldados, cambiando su contenido de agua si es necesario, adoptan una consistencia caracterstica, que desde pocas antiguas se ha denominado plasticidad. Estos suelos han sido llamados arcillas, originalmente, por los hombres dedicados a la cermica. La plasticidad es, en este sentido, una propiedad tan evidente que ha servido antao para clasificar suelos en forma puramente descriptiva. Otra rama de la ingeniera ha desarrollado otras interpretaciones del concepto plasticidad, fundndose en las caractersticas esfuerzos-deformacin de los materiales. La distincin entre el comportamiento plstico y el elstico se han de establecer claramente, puesto que las conclusiones y criterios del ingeniero ante ambas posibilidades son muy diferentes. Naturalmente no es este el lugar apropiado para establecer detalladamente la distincin, que comprende dos aspectos bsicos: la influencia de los esfuerzos y deformaciones del material y la razn de variacin actual de esos esfuerzos. Al tratar de definir en trminos simples la plasticidad de un suelo, no resulta suficiente decir que un suelo plstico puede deformarse y remoldarse sin agrietamiento, pues una arena fina y humedad tiene esas caractersticas cuando la deformacin se produce lentamente y sin embargo, no es plstica en un sentido, ms amplio de la palabra; hay entre el comportamiento de la arcilla y de la arena en cuestin una importante diferencia: el volumen de la arcilla permanece constante durante la deformacin, mientras que el de la arena varia; adems, la arena desmorona en deformacin rpida. En fin se puede definir la plasticidad como la propiedad de un material por la cual es capaz de soportar deformaciones rpidas, sin rebote elstico, sin variacin volumtrica apreciable y sin desmoronarse ni agrietarse. Con esta definicin se logra circunscribir la propiedad a las arcillas en ciertas circunstancias. 6. LOS LMITES DE ATTERBERG Es una medida bsica de la naturaleza de un de grano fino suelo. Dependiendo de contenido en agua del suelo, puede aparecer en cuatro estados: slido, semislido, plstico y lquido. En cada estado la consistencia y el comportamiento de un suelo son diferentes y as as que es sus caractersticas de la ingeniera. As, el lmite entre cada estado se puede definir bas en un cambio en el comportamiento del suelo. Los lmites de Atterberg se pueden utilizar para distinguir en medio lgamo y arcilla, y puede distinguir entre diversos tipos de lgamos y las arcillas.

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Siguiendo estos procedimientos se definen los siguientes lmites: Lmite lquido: Cuando el suelo pasa de un estado semilquido a un estado plstico y puede moldearse. Para la determinacin de este lmite se utiliza la cuchara de Casagrande. Lmite plstico: Cuando el suelo pasa de un estado plstico a un estado semislido y se rompe. Lmite de retraccin o contraccin: Cuando el suelo pasa de un estado semislido a un estado slido y deja de contraerse al perder humedad. 6.1. EL LMITE LQUIDO El lmite lquido (LL) es el contenido en agua donde un suelo cambia de lquido al comportamiento plstico. Esta propiedad se mide en laboratorio mediante un procedimiento normalizado en que una mezcla de suelo y agua, capaz de ser moldeada, se deposita en la Cuchara de Casagrande, y se golpea consecutivamente contra la base de la mquina, haciendo girar la manivela, hasta que la zanja que previamente se ha recortado, se cierra en una longitud de 12 mm (1/2"). Si el nmero de golpes para que se cierre la zanja es 25, la humedad del suelo (razn peso de agua/peso de suelo seco) corresponde al lmite lquido. Dado que no siempre es posible que la zanja se cierre en la longitud de 12 mm exactamente con 25 golpes, existen dos mtodos para determinar el lmite lquido: Graficar el nmero de golpes en coordenadas logartmicas, contra el contenido de humedad correspondiente, en coordenadas normales, e intrapolar para la humedad correspondiente a 25 golpes. La humedad obtenida es el Lmite Lquido. - segn el mtodo puntual, multiplicar por un factor (que depende del nmero de golpes) la humedad obtenida y obtener el lmite lquido como el resultado de tal multiplicacin. El lmite lquido de un suelo que contiene cantidades considerables de materia orgnica disminuye drsticamente cuando el suelo es secado en el horno antes de la prueba. Comparacin del lmite lquido de una muestra antes y despus del horno de secado por lo tanto se puede utilizar como una medida cualitativa del contenido de materia orgnica de un suelo 6.2. CUCHARA DE CASAGRANDE La cuchara de Casagrande, tambin llamada copa de Casagrande, es un instrumento de medicin utilizado en geotecnia e ingeniera civil, para determinar el lmite de liquidez de un terreno. Fue

Universidad Nacional de Trujillo inventada por Arthur Casagrande Estructura y uso

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El instrumento est compuesto de un casquete esfrico de metal, fijado en el borde a un dispositivo que mediante la operacin de una manivela se produce la elevacin del casquete y su subsecuente cada, produciendo as un choque controlado contra una base tambin metlica. El terreno mezclado uniformemente con agua es colocado en la parte del casquete metlico opuesta al punto fijo y se le da forma con una plantilla que deja en el centro una ranura uniforme. A cada vuelta de la manivela se produce un golpe en el casquete, que tiende a hacer deslizar el suelo humidificado juntando los bordes de la ranura. El lmite de lquido se define como el contenido en agua del terreno en correspondencia del cual, el surco practicado se cierra en un tramo de 12 mm despus de una secuencia de 25 golpes.

Fig. 2: Cuchara de Casagrande

2.2.- PROPIEDADES QUIMICAS DEL SUELO A.) PH DEL SUELO La concentracin de iones hidrgeno es una propiedad importante cuando se estudia un suelo. La escala de pH se utiliza como un indicador de la concentracin de los iones hidrgeno en el suelo. El pH se mide en una escala logartmica y representa el logaritmo negativo de la concentracin de los iones hidrgeno en la solucin suelo, expresado en moles/L (pH = - log [H+]). Por ejemplo, un pH de 2 representa una concentracin de 1 x 10-2 moles/L de iones H+, y un pH 8 representa una concentracin de 1 x 10-8moles /L de iones H+.

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Cuando el suelo presenta una alta concentracin de iones hidrgeno, se considera cido y cuando presenta una baja concentracin se considerabsico. Un pH 7 se considera neutro. La escala de pH se encuentra en un rango de 1 a 14, siendo 1 extremadamente cido y 14 extremadamente bsico. El pH controla muchas de las actividades qumicas y biolgicas que ocurren en el suelo y tiene una influencia indirecta en el desarrollo de las plantas. Segn el pH del suelo la disponibilidad de ciertos elementos nutritivos puede favorecerse, as por ejemplo, en los suelos de pH cido se tratar de subir el pH por la adicin de cal u otra enmienda alcalinizante para mejorar disponibilidad de los elementos nutritivos que se fijan a un pH cido como ocurre por ejemplo con el fsforo. El pH del suelo representa aspectos del clima, vegetacin e hidrologa del lugar donde el suelo se ha formado. El pH de un horizonte del suelo es afectado por el material parental, la naturaleza qumica de la lluvia, las prcticas de manejo del suelo y las actividades de los organismos (plantas, animales y microorganismos) que habitan en el suelo. Por ejemplo, las acculas de pino son altamente cidas, y stas pueden bajar el pH de algunos suelos hmedos. Los suelos generalmente presentan valores de pH entre 4 y 10. La medicin del pH del suelo depende de los siguientes factores: Relacin suelo solucin: En el rango de humedad equivalente (capacidad de campo) a la razn de 1:5, el efecto de dilucin hace aumentar el pH de la suspensin de suelo y se pueden obtener diferencias superiores a una unidad de pH. En los suelos cidos generalmente no hay variacin. Efecto de las sales neutras: El pH de una suspensin de suelo disminuye al aumentar la concentracin de sales neutras (NaCl, CaSO4, etc.). Por lo tanto, el aumento de pH al aumentar la dilucin es un efecto corolario de la disminucin del pH observado al adicionar sales neutras. Este efecto hace que la medicin del pH en agua est sujeta a variaciones estacionales. En muchos casos el pH del suelo es ms bajo en verano debido a la adicin de fertilizantes. Efecto del anhdrido carbnico (CO2) del aire: El CO2 del aire baja el pH del suelo. La concentracin de CO2 en la atmsfera prcticamente no afecta el pH en suelos cidos. Preparacin de la muestra: Normalmente las muestras de suelo se secan al aire antes de analizarlas. Este secado puede producir cambios en el contenido de CO2, y cambios qumicos. Variacin de las muestras individuales por la variabilidad del suelo: Se puede evitar tomando muestras compuestas. Las variaciones en la medicin del pH del suelo por efecto de dilucin y de la concentracin de sales se pueden evitar midiendo el pH en presencia de un electrolito. Los electrolitos ms recomendados son KCl 1 M y CaCl20,01 M. B.) SALINIDAD

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En trminos muy bsicos podemos decir que la mayora de las sales que se acumulan en el suelo son producto de la unin de los cationes calcio, sodio, potasio y magnesio, con los aniones de cloro, azufre y carbono, en diversas formas. Sin embargo resulta sorprendente desde un punto de vista riguroso que se soslayen los carbonatos clcicos y/o magnsicos, por cuanto tambin son sales, aunque su presencia y/o acumulacin en el suelo no son tan nocivas para las producciones agropecuarias como los cloruros y los sulfatos. En funcin de las sales presentes en un suelo podemos realizar una primera clasificacin, muy bsica, que consistira en categorizar este tipo de suelos en: Salinos Salino-Sdicos Sdicos no salinos Suelo salino: Tambin conocido como lcali blanco. Son aquellos cuya conductividad elctrica en el extracto saturado es mayor de 4 mmhos/cm a 25 C., con un porcentaje de sodio de cambio inferior al 15% y un p.H generalmente menor de 8,5. La concentracin de sales puede llegar en estos suelos incluso al 1% de su peso. Su formacin se debe generalmente a falta de drenaje y elevado porcentaje de evaporacin, lo cual origina la mencionada acumulacin de sales. Principalmente contienen cloruros, sulfatos, carbonatos y bicarbonatos de sodio y calcio, magnesio y potasio, y tambin pueden proceder de las sales contenidas en aguas que han atravesado capas geolgicas ricas en ellas. 3. CONTRACCIN LINEAL La contraccin lineal se define como el porcentaje de variacin en la longitud de una muestra de suelo al disminuir su contenido de humedad desde el lmite lquido hasta el lmite de contraccin, respecto de su longitud original. Su frmula es la siguiente: CL = ((Li - Lf)/Li) * 100 Donde: Li : longitud inicial de la barra de suelo hmeda Lf : longitud final de la barra de suelo seca Contraccin volumtrica (CV) La contraccin volumtrica es un dato que nos indica el porcentaje en prdida de volumen de un material al pasar su contenido de humedad de una frontera a otra. Una de estas fronteras ser el lmite de contraccin por ser la ms significativa y la otra podr ser elegida siguiendo varios criterios. Para nuestros fines, usaremos el lmite lquido, quedando as definida la contraccin volumtrica por la siguiente frmula: CV = ((VLL - VLC)/VLL) * 100 Donde:

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Compuesto qumico empleado para aumentar o mantener las propiedades fsicas y la estabilidad de una masa de terreno. 5. SEDIMENTO El sedimento es un material slido, acumulado sobre la superficie terrestre (litosfera) derivado de las acciones de fenmenos y procesos que actan en la atmsfera, en la hidrosfera y en la biosfera (vientos, variaciones de temperatura, precipitaciones meteorolgicas, circulacin de aguas superficiales o subterrneas, desplazamiento de masas de agua en ambiente marino o lacustre, acciones de agentes qumicos, acciones de organismos vivos).

Fig. 3: el sedimento se obtiene por un proceso geolgico llamado sedimentacin 6. CAL La cal es un elemento custico (sustancia que debido a su PH o concentracin es muy reactiva), muy blanco en estado puro, que proviene de la calcinacin de la piedra caliza. La cal comn es el xido de calcio de frmula CaO, tambin conocido como cal viva. Es un material muy utilizado en construccin y en otras actividades humanas. Como producto comercial, normalmente contiene tambin xido de magnesio, xido de silicio y pequeas cantidades de xidos de aluminio y hierro. 7. CEMENTO

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Se definen como cementos los conglomerantes hidrulicos que, convenientemente amasados con agua, forman pastas que fraguan y endurecen a causa de las reacciones de hidrlisis e hidratacin de sus constituyentes, dando lugar a productos hidratados mecnicamente resistentes y estables tanto al aire como bajo agua. 7.1. COMPONENTES DE LOS CEMENTOS

y Clnker portland: Resultado de la calcinacin hasta fusin parcial de mezclas muy ntimas de calizas y arcillas. y Clnker aluminoso: igual que el clnker portland pero sustituyendo parcialmente las arcillas por bauxita que da lugar a un porcentaje mayor del 30% de almina. y Escorias siderrgicas (S): material procedente del enfriado brusco de la ganga procedente de altos hornos. y Puzolanas naturales (P): rocas volcnicas finamente divididas. y Cenizas volantes (V): residuos slidos obtenidos por precipitacin electrosttica de las cenizas de centrales de carbn. y Humo de slice (D): Resultado de la reduccin de slice de alta pureza con carbn en hornos de arco elctrico. y Filleres calizos (L): carbonato clcico y calizas en porcentajes superiores al 85%. 8. ALABEO El alabeo es una distorsin que sufren las losas de pavimento con respecto a su geometra original, generando curvaturas que pueden ser cncavas (esquinas hacia arriba, o convexas (levantamiento del centro. Este fenmeno se genera por gradientes de humedad y temperatura en el espesor de las losas de pavimento. Entendiendo por gradiente, la variacin de estos parmetros, (humedad, temperatura), en el espesor de la losa. Debido a que la condicin de alabeo deja zonas no apoyadas, la accin de cargas externas y el peso propio del hormign pueden generar esfuerzos de traccin mayores a los admisibles, aumentando el riesgo de agrietamiento de la losa La magnitud del alabeo depende de diversos factores, entre ellos se encuentran las variaciones de humedad y temperatura en el espesor del elemento, el potencial de retraccin del hormign, la separacin de las juntas, el espesor del pavimento y las condiciones de curado, entre otros. El alabeo se aprecia ms fcilmente en losas de pavimento de espesores pequeos y grandes longitudes, o razones l/e > 20. Asimismo se incrementa al confeccionar losas de pavimento sobre polietileno o losas existentes, debido a que se produce perdida de humedad solamente por la parte superior de la losa aumentando el gradiente de humedad.

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Fig. 3:Deformacin{on por Alabeo cncavo

Fig. 4:Deformacin por alabeo convexo

9. FLEXIN En ingeniera se denomina flexin al tipo de deformacin que presenta un elemento estructural alargado en una direccin perpendicular a su eje longitudinal. Un caso tpico son las vigas, las que estn diseadas para trabajar, principalmente, por flexin. Igualmente, el concepto de flexin se extiende a elementos estructurales superficiales como placas o lminas. El rasgo ms destacado es que un objeto sometido a flexin presenta una superficie de puntos llamada fibra neutra tal que la distancia a lo largo de cualquier curva contenida en ella no vara con respecto al valor antes de la deformacin. El esfuerzo que provoca la flexin se denomina momento flector.

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Fig. 5: Superficie de puntos denominada fibra neutra en un ensayo de flexin

RESISTENCIA A LA FLEXIN La resistencia a la flexin es una medida de la resistencia a la traccin de un material. Es una medida de la resistencia a la falla por momento de una viga (seccin circular) o losa (seccin rectangular) de un material no reforzado. Se mide mediante la aplicacin de cargas a vigas de material especfico, en este caso cermico. La resistencia a la flexin se expresa como el Mdulo de Rotura (MR) en libras por pulgada cuadrada (MPa) y es determinada mediante los mtodos de ensayo ASTM C78 (cargada en los puntos tercios) o ASTM C293 (cargada en el punto medio). La resistencia a la flexin, es una propiedad intrnseca a la probeta, sean cuales sean sus dimensiones. La carga de rotura, depende del grosor de la pieza. Por lo tanto, el grosor de la probeta debe ser proporcional a la carga mecnica que deba soportar. La carga de rotura obtenida, depende de la distancia entre puntos de apoyo y de la anchura de la probeta. Es por ello que para comparar diferentes probetas, se introduce un coeficiente de correccin, obteniendo la fuerza de rotura. Fp= F L / b. El Mdulo de Rotura es cerca del 10% al 20% de la resistencia a compresin, en dependencia del tipo, dimensiones y volumen del agregado grueso utilizado, sin embargo, la mejor correlacin para los materiales especficos es obtenida mediante ensayos de laboratorio para los materiales dados y el diseo de la mezcla. La resistencia a la Flexin tambin es denominada como el Esfuerzo mximo de la fibra desarrollado en una probeta justo antes de que se agriete o se rompa en un ensayo de flexin. Se presenta la resistencia de fluencia de la flexin en lugar de la resistencia a la flexin para aquellos materiales que no se rompen en el ensayo de flexin. Sinnimo de mdulo de rotura. y RESISTENCIA A LA FLEXIN Y CARGA DE ROTURA

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Figura 7: Esquema para el ensayo de flexin en tres puntos para probetas La resistencia a la flexin se calcula segn la ecuacin

y y y y y

F = Carga de rotura b = Longitud en plg d = Grosor en plg R = Resistencia a la flexin L = Distancia en plg entre los puntos de apoyo

UNT

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Los diseadores de estructuras utili an una teora basada en Ia resistencia a la flexi n. Por lo tanto puede ser requerido el diseo de la mezcla en el laboratorio. Basado en los ensayos de resistencia a la flexi n o puede ser seleccionado un contenido de material cementante basado en una experiencia pasada para obtener el Modulo de Rotura de diseo. Se utiliza tambi n el Modulo de Rotura para el control de campo V de aceptaci n de las estructuras. Se utiliza muy poco el ensayo a flexi n para el concreto estructural. Las Agendas y empresas que 110 utilizan la resistencia a la flexi n para el control de campo. Generalmente hallaron conveniente y confiable el uso de la resistencia a compresi n para juzgar la calidad del concreto entregado. CARGA DE ROT RA.- Carga que causa la fractura en un ensay de flexi n. n los o ensayos de flexi n, la carga de rotura tambi n se denomina resistencia a la rotura. Tambi n en materiales de l minas finas o de materiales en forma de alambre de pequeo di metro es difcil distinguir entre la carga de rotura y la carga mxima desarrollada, por tanto esta ltima es la que se considera carga de rotura. IV. V.

MATERIALE gavera (16cm*4cm*4cm) Cemento azul y rojo Cal Sedimento Esptula Balanza grasa PROCEDIMIE TO E PERIME TAL PROCEDIMIE TO E PERIME TAL PARA CONDUCTIVIDAD, SALINIDAD Y PH 1. Pesamos 10g de sedimento y medimos 100 ml de agua destilada en un vaso de precipitaci n limpio y lavado con agua destilada (de acuerdo a la relaci n 1:10 especificada en el manual). 2. En el vaso de precipitaci n mezclamos ambos materiales (agua y suelo) y movemos enrgicamente por 10 minutos. 3. Con el papel filtro (y manos previamente lavadas con agua destilada) formar un cono y colocarlo encima de un pequeo embudo para poder, de esta manera, filtrar la suspensi n preparada anteriormente, transfirindola en un nuevo recipiente.

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4. Verter la suspensi n a travs del embudo hacia el nuevo recipiente y esperar a que filtre toda la soluci n. 5. Con la suspensi n ya filtrada, introducimos los electrodos para medir nuestros datos con el equipo que nos brind el ingeniero a cargo al mismo tiempo introducimos el Phi metro. 6. Luego de anotar los datos que hemos obtenido de la muestra de sedimento, limpiamos todo los equipos utilizados y los colocamos en sus respectivos lugares de inicio. PROCEDIMIENTO PARA EL L MITE L UIDO

1. Procedemos a preparar las muestras para el ensayo, de tal manera que alcance una plasticidad adecuada. 2. Vertemos agua dentro del contenedor donde se encuentra la muestra 3. Amasamos la muestra con el agua por un determinado tiempo hasta quetome la contextura adecuada 4. Se procede a pesar cada uno de los recipientes previamente enumerados 5. Luego calibramos el aparato de Casagrande o de limite lquido, el plato de cobre tiene una altura de 1 cm (0.394) desde su base de apoyo y para esto d utiliza la e parte inferior del acanalador normalizado para verificar esta altura. 6. Sacamos la muestra del contenedor con la esptula para colocarlo dentro de la cuchara de Casagrande. 7. Una vez calibrado el aparato del lmite lquido con ayuda de la esptul lo cubrimos a con la muestra 8. Luego se separa con el acanalador hasta que se visualice la superficie de la cuchara de cobre y se realiza el ensayo respectivo 9. Se dan los golpeteos hasta que una parte de la muestra se una con la otra zona, haciendo un promedio de 15 25. Despus la zona afectada se retir con la esptula y se depositaba en el recipiente PROCEDIMIENTO PARA HALLAR EL L MITE PLSTICO 1. Se moldea la mitad de la muestra en forma de elipsoide y, a continuacin, se rueda con los dedos de la mano sobre una superficie lisa, con la presin estrictamente necesaria para formar cilindros.

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2. Si antes de llegar el cilindro a un dimetro de unos 3.2 mm (1/8") no se ha desmoronado, se vuelve a hacer una elipsoide y a repetir el proceso, cuantas veces sea necesario, hasta que se desmorone aproximadamente con dicho dimetro. 3. El desmoronamiento puede manifestarse de modo distinto, en los diversos tipos de suelo. 4. En suelos muy plsticos, el cilindro queda dividido en trozos de unos 6 mm de longitud, mientras que en suelos plsticos los trozos son ms pequeos. 5. La porcin as obtenida se coloca en vidrios de reloj o pesa -filtros tarados, se contina el proceso hasta reunir unos 6 g de suelo y se determina la humedad de acuerdo a la gua de Determinacin del contenido de humedad.

RESULTADOS 1. L MITE L UIDO (realizado con la copa de Casagrande) Tabla N 1: Parmetros del ensayo en la muestra (Datos experimentales del laboratorio)

Mue tr

Mc 102.69gr.

Mcws 124.02gr.

Mcs 117.08gr

13 M1 31

Limite liquido

17

Limite liquido

28

116.51gr

135.35gr.

129.35gr

Para poder hallar el contenido de humedad, debemos hallar el peso de agua y el peso del suelo secado en horno, a continuacin ser explicado detalladamente como obtuvimos los resultados: Para hallar el peso de agua en cada prueba: Peso del agua en el sedi ento = (Peso del reci + muestra hm.) - (Peso del reci + muestra secada)

P Agua en el sedi

ento

=1

Mcws

-

Mcs

Const ntes de los suelos

N de golpes

Peso del re ipiente

Peso de l muestr hum. + el re ipiente

Peso muestr se + re ipiente

Por ent je de humedad W(%) 48.23%

46.73%

UNT

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Muestra N13 (Sedimento): P1 Agua en el sedimento = .9 gr Muestra N31 (Sedimento): P2 Agua en el sedimento = gr

Para hallar el peso del suelo secado en el horno: Peso del suelo secado = (Peso del reci iente + muestra secada) reci iente metlico

P suelo horno =

Mcs

-

Mc

Muestra N13 (Sedimento): P1sedimento horno = 1 .39gr Muestra N10 (Sedimento): P2sedimento horno = 12. gr Ahora podemos hallar el porcentaje de humedad:

Contenido de humedad =

Ahora trazamos la curva de flujo que es una lnea recta promedio entre el contenido de humedad y el nmero de golpes:

1

Muest

del C di

31

Muest

el C

i

13

UNT

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De la grafica N1 Hemos trazado la curva que nos permitir ver cul es el lmite liquido de la arcilla roja, adems podemos tener la ecuacin de la grafica que es y = -0.1364x + 50.548 y podemos hallar a 25 golpes (X=25) cual es el % de humedad del sedimen to. Por lo tanto: El lmite Lquido del sedimento es .13

2. Para poder hallar el LIMITE PLSTICO, debemos hallar el peso de agua y el peso del suelo secado en horno, a continuacin ser explicado detalladamente como obtuvimos los resultados: Para hallar el peso de agua en cada prueba:

Muestra de cdigo (13): 103. 3 103. 2 0.11 gr. Para hallar el peso del sedimento secado en el horno:

Muestra de cdigo (13): 103. 2 102. 3 0. 9 gr.

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Ahora podemos hallar el Limite Plstico:

Muestra de cdigo (13):

12.3 %

Tabla N2: Parmetros del ensayo en la muestraCdi o Peso recipiente (gr.) 102.83 Peso muestra seca (gr.) Peso muestra hmeda (gr.) 103.83

13

Con estos valores, se puede definir el ndice de Plasticidad (I. P.) de un sedimento como la diferencia entre su Limite Liquido y su Limite Plstico.

3. El valor del Limite Liquido fue hallado y nos arrojo un valor de 47.138 %, por lo tanto el ndice de Plasticidad sera:

Limite Plstico (%) 12.36

103.72

- 12.3

34.778

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4. Caracterizacin fsico qumico del Sedimento Para agua destilada y agua potable

Volumen del solvente Muestra Vm(ml +/-0.1)

Temperatura de la solucin TEM (C)

Porcentaje de salinidad SAL (%)

Conductividad CON ( S / cm)

Slidos totales suspendidos PH TDS (mg/L)

Agua potable

100 ml

26.12

0.07 %

1467

734

7.71

Agua destilada

100ml

22.6

0.00 %

6.56

3.29

6.10

SEDIMENTOEnsayos Fsicos - Qumicos Dilucin de Slidos Totales (TDS) Conductividad Salinidad (SALT) Temperatura(TEM) pH Unidad de Medida Mg /L/cm

Datos124.4 250 0.01 % 22.8 7.86

% C

5. Se calcula el contenido de humedad de la muestra, mediante la siguiente frmula:

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donde: W = es el contenido de humedad, (%) Mcws = es el peso del contenedor ms el suelo hmedo, en gramos: Mcs = es el peso del contenedor, en gramos Mw = es el peso del agua, en gramos Ms = es el peso de las partculas slidas, en gramos Peso de la muestra humedad = (Peso muestra hum + recipiente) - Peso del recipiente P1 = Mcws - Mc Muestra 1 (sedimento) : Muestra 2 (sedimento) : Muestra Muestra P1 = 147.82 74.08 g = 73.74 g P2 = 137.20 66.54 g = 70.66 g P3 = 115.74 g 64.58 g = 51.16 g P4 = 118.29 g 64.07 g = 54.22 g

Muestra 3 (Cemento Rojo (1CO)) : (Cemento Azul (MS)) : (Cal) :

P5 = 98.66 g 74.92 g = 23.74 g

Muestra 1 : W(%) = [(147.82 145.91)/( 145.91-74.08)] x 100= 2.659% Muestra 2: W(%) = [(137.20 135.20)/( 135.20-66.54)] x 100= 2.913% Muestra 3: W(%) = [(115.74 114.22)/( 114.22-64.58)] x 100= 3.062% Muestra 4: W(%) = [(118.29 117.35)/( 117.35-64.07)] x 100= 1.764% Muestra 5 : W(%) = [(98.66 96.52)/( 96.52-74.92)] x 100= 9.907%Peso de la muestra humedad P1 Peso muestra hmeda + recipiente (gr) Mcws Peso de la muestra seca + recipiente (gr) Mcs

N de Muestra

Cdigo

Peso del recipiente Muestra Mc

Porcentaje de humedad (w%)

05

09

04

22

03

17

Ceme to Rojo (1CO) Ceme to Azul (MS) Cal

02

11

Sedime to

01

14

Sedime to

74.08

73.74

147.82

145.91

2.659

66.54

70.66

137.20

135.20

2.913

64.58 64.07 74.92

51.16 54.22 23.74

115.74 118.29 98.66

114.22 117.35 96.52

3.062 1.764 9.907

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PROCESO PARA HALLAR LA CONTRACCIN DE LOS ADOBES TABLA DE DATOS suministro0% Ceme to azul 2% 4% 6% 8% 10% Ceme to rojo 2% 4% 6% 8% 10% cal 2% 4% 6% 8% A B A B B C C B A B 14.9 14.85 14.9 14.9 14.85 14.9 15 14.9 15 15.1 3.9 3.95 3.9 3.85 3.9 3.9 3.85 3.85 3.9 3.9 3.6 3.65 3.7 3.65 3.7 3.65 3.7 3.75 3.7 3.65 6.875 7.1875 6.875 6.875 7.1875 6.875 6.25 6.875 6.25 5.625 18.2828125 16.3672363 16.0128906 18.2100586 16.2947266 17.1478516 16.5332031 15.9692383 15.4492188 16.0357422 2.5 1.25 2.5 3.75 2.5 2.5 3.75 3.75 2.5 2.5 A B A B C B A B A B 15.3 15.3 15.6 15.2 15.4 15.4 15.4 15.4 15.3 15.1 3.8 3.9 3.85 3.95 3.85 3.9 3.85 3.9 3.85 3.95 3.6 3.7 3.65 3.6 3.7 3.75 3.6 3.55 3.7 3.65 4.375 4.375 2.5 5 3.75 3.75 3.75 3.75 4.375 5.625 18.240625 13.7582031 14.3675781 15.56875 14.3074219 12.0214844 16.6234375 16.7136719 14.8638672 14.9592773 5 2.5 3.75 1.25 3.75 2.5 3.75 2.5 3.75 1.25 A B A B B C A C A C 15.5 14.95 15.8 15.5 15.8 15.7 15.5 15.5 15.16 15.5 3.7 3.8 3.9 3.9 3.8 3.7 3.8 3.9 3.75 3.8 3.8 3.6 3.7 3.6 3.9 3.9 3.95 3.8 3.8 3.9 3.125 6.5625 1.25 3.125 1.25 1.875 3.125 3.125 5.25 3.125 14.8710938 20.1109375 10.9398438 14.9921875 8.5328125 11.5035156 9.11914063 10.2695313 15.6132813 10.2695313 7.5 5 2.5 2.5 5 7.5 5 2.5 6.25 5

probetaA B

largo14.95 15

altura3.9 3.8

ancho3.55 3.7

c. lineal%6.5625 6.25

c. volum.% c.altura%19.1473633 17.6171875 2.5 5

10%

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DISCUSIN DE RESULTADOS Se pudo obtener el lmite lquido con lo que pudo hacer los adobes de diferentes composiciones de dosificaciones. Se pudo observar que cada dosificante tiene un cierto porcentaje de humedad. Se pudo observar que los adobes tiene diferentes dimensiones al momento de secarlo con sus diferentes porcentajes. CONCLUSIONES Pudimos determinar el lmite lquido, plstico e ndice de plasticidad del sedimento, gracias a la ayuda de los diversos ensayos realizados. Encontramos el % de humedad de una muestra repre sentativa de un sedimento. Nos dimos cuenta que el a medida que pase el tiempo, la probeta va perdiendo peso, debido a la perdida de agua, pero llega hast un punto donde el peso de la a probeta se hace constante, debido a que ya no queda agua en su interior Cuando retiramos los especmenes de la gavera, fue clara la contraccin que hubo en la probeta, reduciendo sus medidas en la tres dimensiones.

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