UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULT FACULTAD AD DE INGENIERÍA INGENIER ÍA Y ARQUITECTURA EAP Ingeniería Civil
LABORATORIO LABORATORIO DE
TECNOLOGIA DE
LOS MATERIALES
Infr!e "e #r$%&i%a N'( )De&er!ina%i*n )De&er!ina%i*n "e Pr#ie"a"e+ Pr#ie"a"e+ Fí+i%a+ , -e%$ni%a+ "e la Uni"a" "e Al.a/ilería0
A1&r2 Al1!n2 José Vladimir Tintaya Turpo
D%en&e2 Bach. Isaí Ticona Cutipa
Civil IV 3 4 51lia%a6 7( "e a.ril "e 879:
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9; In&r"1%%i*n La importancia que ha adquirido el ladrillo a través de su historia lo ha colocado como un material indispensable en la industria de la construcción a nivel mundial. uchas de Las construcciones de alba!ilería que se reali"an hoy en día tienen como componente b#sico al ladrillo$ que$ en nuestro medio$ es %abricado mayormente de arcilla. &l ladrillo es una pie"a cer#mica considerado como una unidad de alba!ilería$ y es el m#s anti'uo de los materiales de la construcción empleado por el hombre$ siendo esta indispensable en una construcción. (sí como el acero u otros materiales de construcción$ el ladrillo también posee propiedades mec#nicas$ y es indispensable conocerlas$ debido a que en una construcción este material presenta una resistencia a la compresión$ por e)emplo$ cuando se construye un muro portante con este material. *or lo tanto a partir del ensayo reali"ado se desarrolla este in%orme primordialmente acerca de este material$ y en el cual se incluye conceptos importantes acerca de este material$ así como su %abricación$ aplicación$ etc. Como también se presenta los datos y resultados del ensayo reali"ado en el laboratorio.
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Contenido 9;
In&r"1%%i*n............................................................................................... 2
8;
O.
=;
Nr!a&iva.................................................................................................. 5
>;
-ar% Te*ri%............................................................................................. 6
DETER-INACION DE PROPIEDADES FISIAS Y -ECANICAS DE LA UNIDAD DE AL4A?ILERIA .................................................................................................6 Uni"a" "e Al.a/ilería.............................................................................6
>;9; >;9;9;
El La"rill........................................................................................ 6
Cla+ifi%a%i*n "e La"rill+..............................................................................7 >;9;9;8;
Pr#ie"a"e+ Fí+i%a+ , -e%$ni%a+ "el La"rill.....................................
>;9;9;=;
Ti#+ "e la"rill+........................................................................9
>;9;8;
El 4l@1e........................................................................................11
:;
-a&eriale+ U&ilia"+.................................................................................. 12
(;
E@1i#+ , Berra!ien&a+..............................................................................12
;
Pr%e"i!ien& Re%!en"a".......................................................................1!
;
-e&"lgía "e Cal%1l...............................................................................14
;
Pre+en&a%i*n "e Da&+................................................................................. 15
97;
-e!ria "e C$l%1l................................................................................16
99;
An$li+i+ e In&er#re&a%i*n "e Re+1l&a"+.......................................................16
98;
Cn%l1+ine+..........................................................................................17
9=;
Re%!en"a%ine+....................................................................................17
9>;
Ane+..................................................................................................1
9>;9;
Panel F&gr$fi%.............................................................................1
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8; O.
Conocer y obtener m#s conocimiento sobre este material$ asimismo conocer el comportamiento mec#nico del ladrillo como unidad de alba!ilería.
9;9; O.
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=; Nr!a&iva •
,T* --./0 ,T* -./12
=;9; De+%ri#%i*n "e la nr!a E7;7 &sta norma establece los requisitos y las e3i'encias mínimas para el an#lisis$ el dise!o$ los materiales$ la construcción$ el control de calidad y la inspección de las edi%icaciones de alba!ilería estructuradas principalmente por muros con%inados y por muros armados. Las construcciones de alba!ilería ser#n dise!adas por métodos racionales basados en los principios establecidos por la mec#nica y resistencia de materiales. (l determinarse los es%uer"os en la alba!ilería se tendr# en cuenta los e%ectos producidos por las car'as muertas y car'as vivas.
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>; -ar% Te*ri% DETER-INACION DE PROPIEDADES FISIAS Y -ECANICAS DE LA UNIDAD DE AL4A?ILERIA >;9; Uni"a" "e Al.a/ilería
• • • •
Llamada también 4mampostería56 Con)unto de unidades adheridas entre sí. Las unidades se llaman ladrillos. 7e unen con morteros.
Cara%&erí+&i%a+ o o o o
8esistencia a la compresión variable6 entre 9: ;'
>;9;9; El La"rill
&l ladrillo es una pie"a$ en %orma de prisma rectan'ular> a cual sirve para la construcción de diversas edi%icaciones. &s ?abricado 'eneralmente de tierra arcillosa$ amasado con a'ua$ moldeado$ secado y lue'o cocido en alta temperatura @A11 C a 0111 CD. Los ladrillos se venden por millares$ se almacenan en rumas no mayores de 9.11m de alto. 7e denominan$ ladrillos cuando puede ser manipulado y asentado con una mano$ y bloques cuando por su peso y dimensiones se tiene que emplear ambas manos
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>;9;9;9;
Fa.ri%a%i*n "el la"rill
Eoy día$ en cualquier %#brica de ladrillos se llevan a cabo una serie de procesos est#ndar que comprenden desde la elección del material arcilloso al proceso de empacado %inal. La materia prima utili"ada para la producción de ladrillos es$ %undamentalmente$ la arcilla. &ste material est# compuesto$ en esencia$ de sílice$ alFmina$ a'ua y cantidades variables de ó3idos de hierro y otros materiales alcalinos$ como los ó3idos de calcio y los ó3idos de ma'nesio. Las partículas del material son capaces de absorber hi'roscópicamente hasta un G1 H de su peso en a'ua. Cuando est# hidratada$ la arcilla adquiere la plasticidad su%iciente para ser moldeada$ a di%erencia de cuando est# seca> estado en el que presenta un aspecto terroso. +urante la %ase de endurecimiento$ por secado o por cocción$ el material arcilloso adquiere características de notable solide"$ y e3perimenta una disminución de masa$ por pérdida de a'ua$ de entre un : y un 0: H. na ve" seleccionado el tipo de arcilla el proceso puede resumirse en6 • • • • • • • •
aduración Tratamiento mec#nico previo +epósito de materia prima procesada Eumidi%icación oldeado 7ecado Cocción (lmacena)e
Cla+ifi%a%i*n "e La"rill+ &l ladrillo se clasi%icar# en cinco tipos de acuerdo a sus propiedades
Ti# I; 8esistencia y durabilidad muy ba)as. (pto para construcciones de alba!iler ía en condiciones de servicio con e3i'encias mínimas.
Ti# II; 8esistencia y durabilidad ba)as. (pto para construcciones de alba!ilería en condiciones de servicio moderadas.
Ti# III; 8esistencia y durabilidad media. (pto para construcciones de alba!ilería de uso 'eneral.
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Ti# IV; 8esistencia y durabilidad altas. (pto para construcciones de alba!ilería en condiciones de servicio ri'urosas.
Ti# V; 8esistencia y durabilidad muy altas. (pto para construcciones de alba!ilería en condiciones de servicio particularmente ri'urosas.
>;9;9;8;
Pr#ie"a"e+ Fí+i%a+ , -e%$ni%a+ "el La"rill
La"rill ar&e+anal Ha !an Pr#ie"a"e+ Fí+i%a+2 7e %abrican 'eneralmente en las si'uientes dimensiones6
?iscal6 -1 3 0: 3 G uralla6 21 3 91 3 G
Pr#ie"a"e+ Q1í!i%a+2 7e pueden dividir en arcillas 'rasas y arcillas ma'ras para anali"ar sus componentes
(rcillas 'rasas (rcillas ma'ras
Pr#ie"a"e+ -e%$ni%a+2 Ladrillo %iscal resiste -1 a :1 ;'
La"rill in"1+&rial Ha !$@1ina2 Pr#ie"a"e+ Fí+i%a+2 Ladrillos maci"os6 son llenos$ sin a'u)eros. Ladrillos per%orados6 tienen a'u)eros peque!os$ que no ocupan m#s del --H de sus caras principales Ladrillos huecos6 predominan los espacios vacíos.
Pr#ie"a"e+ Q1í!i%a+2 Todo el proceso de selección y modi%icación de las materias primas para su %abricación se produce en %orma mecani"ada.
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Pr#ie"a"e+ -e%$ni%a+ La"rill+ -a%i+2 son resistentes a la compresión y a la acción del %ue'o> son aislantes del sonido$ buena capacidad para la acumulación del calor.
La"rill+ Perfra"+2 estos ladrillos son me)ores aislantes acFsticos y térmicos$ por lo cual se les utili"an para reali"ar el cerramiento e3terior$ deben aislar a la vivienda tanto de los ruidos de la calle como del %río o calor del e3terior.
La"rill+ B1e%+2 para muros divisorios en una vivienda. &stos tabiques con%orman el cerramiento interior$ y aíslan tanto acFstica como térmicamente$ pero sin alcan"ar valores como el ladrillo per%orado Ladrillo princesa$ tit#n y JFpiter @0: com. de anchoD resisten :1 a A1 ;'Gcm9.
>;9;9;=;
Ti#+ "e la"rill+
7e'Fn su %orma$ los ladrillos se clasi%ican en6
La"rill #erfra"6 que son todos aquellos que tienen per%oraciones en la tabla que ocupen m#s del 01 H de la super%icie de la misma. 7e utili"an en la e)ecución de %achadas de ladrillo.
La"rill !a%i6 aquellos con menos de un 01 H de per%oraciones en la tabla. (l'unos modelos presentan reba)es en dichas tablas y en las testas para e)ecución de muros sin lla'as.
La"rill &e
La"rill a#lan&illa"$ aquel que tiene un per%il curvo$ de %orma que al colocar una hilada de ladrillo$ 'eneralmente a sardinel$ con%orman una moldura corrida. &l nombre proviene de las plantillas que utili"aban los canteros para labrar las piedras$ y que se utili"an para dar la citada %orma al ladrillo.
La"rill J1e%6 son aquellos que poseen per%oraciones en el canto o en la testa que reducen el peso y el volumen del material empleado en ellos$ %acilitando su corte y mane)o. (quellos que poseen ori%icios hori"ontales son utili"ados para tabiquería que no vaya a soportar 'randes car'as. *ueden ser de varios tipos6
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Ra+illa2 su so'a y ti"ón son mucho mayores que su 'rueso. &n &spa!a$ s us dimensiones m#s habituales son 92 K 00$: K 9$: cm.
La"rill J1e% +i!#le 6 posee una hilera de per%oraciones en la testa. La"rill J1e% ".le2 con dos hileras de per%oraciones en la testa. La"rill J1e% &ri#le2 posee tres hileras de per%oraciones en la testa. La"rill %aravi+&a2 son aquellos que se utili"an en e3teriores con un acabado especial. La"rill refra%&ari2 se coloca en lu'ares donde debe soportar altas temperaturas$ como hornos o chimeneas.
>;9;9;>;
A#li%a%i*n "el la"rill
Los ladrillos son utili"ados en construcción en cerramientos$ %achadas y particiones. 7e utili"a principalmente para construir *aredes$ muros o tabiques. (unque se pueden colocar a hueso$ lo habitual es que se reciban con mortero. La disposición de los ladrillos en el muro se conoce como apare)o$ e3istiendo 'ran variedad de ellos. *ara e%ectos de dise!o estructural$ las unidades de alba!ilería tendr#n las si'uientes características indicadas en la tabla n0
Tabla n°1 Parámetros para aceptación de unidades de albañilería
>;9;8;
El 4l@1e
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UNIVERSIDAD PERUANA UNION Los Bloques de concreto son elementos modulares pre moldeados dise!ados para la alba!ilería con%inada y armada.
>;9;8;9;
Fa.ri%a%i*n "el .l@1e
*ara su %abricación materiales b#sicos usuales como6 • • • •
*iedra partida @la cual se pulveri"a para el proceso de %abricación de bloquesD (rena @ la misma utili"ada para construirD Cemento @*ortland clase ID el a'ua @esta deber# de carecer de materia or'#nica o químicaD. Incluye este Fltimo el cloro. ,ecesario para potabili"ar el a'ua$ tampoco es aconse)able la utili"ación de a'ua de po"o$ ya que esta contiene minerales muy pesados$ que de i'ual %orma a%ectarían la resistencia del bloqueD.
La dosi%icación es la de 06:69 @Cemento$ (rena$ piedraD M a'ua en proporción de un H. @&l H se obtiene del peso seco de los materiales$ este valor proviene de traba)os en laboratorio de materiales ba)o las normas (7T$ es el peso obtenido de todos los #ridos y del cemento en una concretera peque!a antes de me"clarlas con el a'uaD &n la actualidad se recurre a 'randes maquinas vibradoras$ que acomodar# las partículas de los a're'ados en los moldes de manera uni%orme$ d#ndole la resistencia necesaria a cada bloque para ser utili"ado en obra. &n nuestro país se %abrican bloques de6 Calibre
edidas en centímetros
25
01cm 3 91 cm 3 21 cm
/5
0:cm 3 91 cm 3 21 cm
A5
91cm 3 91 cm 3 21 cm
>;9;8;8;
A#li%a%ine+
&l bloque de concreto es utili"ado ampliamente en la construcción$ desde viviendas de interés social a edi%icaciones comerciales e industriales. 7us principales aplicaciones son6 • • •
uros simples o divisorios @paredes no soportar#n nin'una car'a. uros estructurales Bandas perimetrales
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UNIVERSIDAD PERUANA UNION • •
uros de retención o de contención. Construcción de Lo"as.
:; -a&eriale+ U&ilia"+ • •
nidades de alba!ilería @LadrillosD$ 1- unidades. 8ecurso hídrico @a'uaD
(; E@1i#+ , Berra!ien&a+ (;9; E@1i#+ , Berra!ien&a+ HVaria%i*n "i!en+inal , ala.e •
8e'la 'raduada al milímetro$ de pre%erencia de acero ino3idable$ de -11mm de lon'itud o un calibrador de morda"as paralelas provistas de una escala
•
'raduada entre 011mm y -11mm y con divisores correspondientes a 0 mm. uestra$ estar# constituida por ladrillos secos enteros$ obtenidos se'Fn la norma técnica peruana , --0.10.
(;8; E@1i#+ , Berra!ien&a+ HA.+r%i*n •
4alana Ele%&r*ni%a2 con capacidad no menor de 9 N' y que permita e%ectuar pesos con una precisión del 1.:'. Re%i#ien&e2 para contener el a'ua y que pueda contener las muestras completamente sumer'idas Brn2 con una libre circulación de aire que permita contener una
•
temperatura de 001C La -1e+&ra$ estar# constituida por ladrillos secos enteros$ obtenidos se'Fn la norma técnica peruana , --0.10.
; Pr%e"i!ien& Re%!en"a" ;9; De&er!ina%i*n "el #e+ Se%a"6 secar los especímenes en un horno a 001C$ por un periodo de 92 horas y hasta que dos pesadas sucesivas en un intervalo de 9 horas muestren un incremento o perdida no mayor del 9H. Enfria!ien&6 después del secado se en%rían los especímenes a temperatura ambiente$ con una humedad relativa entre el -1H y G1H las unidades se almacenan separadas libres de corrientes de aire$ por un periodo de 2 horas como mínimo$
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De&er!ina%i*n "el Pe+6 se determina el peso de - especímenes como mínimo$ entero y seco en una balan"a con apro3imación de 10.'.
;8; Re+i+&en%ia a la %!#re+i*n 7e ensayaran medias unidades secas de ancho y altura equivalente a las unidades ori'inal y de lon'itud i'ual a la media unidad de 9:mm. 7i a capacidad de resistencia del espécimen e3cede a la capacidad de la maquina se ensayara en pie"as menores no menor de O de la de la lon'itud total de la unidad. Con un #rea de sección hori"ontal bruta no menor de cm9 +e acuerdo a resultados de investi'ación e3perimentales reali"adas en laboratorios de estructura de la *onti%icia niversidad Católica del *erF$ a partir de una unidad proveniente de diversas %#bricas en el #rea de Lima etropolitana$ se corre'ir# la resistencia a la compresión obtenida del ensayo en unidades enteras mediante la si'uiente relación6
Re1eK7;8R!1 Dn"e2 R1e2 resistencia a la compresión de una unidad entera R!16 resistencia a la compresión en media unidad.
;=; Varia%i*n "e "i!en+ine+ &n cada espécimen de mide la lon'itud$ ancho y altura de cada espécimen con una precisión de 0mm.
;>; A.+r%i*n 7e calientan los especímenes en el horno a una temperatura de 001C y se pesan lue'o de en%riarlos a temperatura ambiente. 7e repite el tratamiento hasta que no ce ten'a variaciones en el peso
;:; -e"i"a "e Ca!.i "e Lngi&1" arcar el espécimen para su identi%icación y medir con apro3imación de 1.110 mm en un ambiente controlado y reali"ar medidas en el mismo ambiente a :H de humedad relativa. 8e'istrar la temperatura o humedad relativa.
;(; -e"i"a "e ala.e
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UNIVERSIDAD PERUANA UNION 7uper%icies cóncavas$ en los casos en que la distorsión a ser medida corresponda a una super%icie cóncava para ello se coloca una varilla recta a lo lar'o de su super%icie y con una re'la 'raduada se reali"a la medición respectiva con una apro3imación de 1.110 mm de la super%icie cóncava.
; -e&"lgía "e Cal%1l Re+i+&en%ia a la %!#re+i*n C
w =
A
............................................9
+onde 6 C
=
P
=
(
=
8esistenci a a la compresion del especimen Car'a ma3ima en @,D$ indicada por la maquina de ensayo *romedio de area bruta de las super%icie s de contacto superior e interior sel especimen en mm 9
A.+r%i*n Absorcion
H=
011 × @W S
− W D
D
W D
Donde 6 W D
= Peso
seco del especimen
Q7
=
especimen saturado$ despues de ser sumer'ida al a'ua.
Peso
; Pre+en&a%i*n "e Da&+ Da&+ "el e+#M%i!en an&e+ "e +er +1!ergi"+ en el ag1a #$e%t&a de e%'e()*ene% *$e%t&a 1 +ongit$d
*$e%t&a 2
*$e%t&a !
21.9
22.5
21.975
An(,o
1!.916
1!.!
1!.916
A-t$&a
1".21 !"9"
9.9! !"76
1".116 !"
Pe%o Tabla 1 Datos de los especímenes
Da&+ "el e+#M%i!en "e+#1M+ "e +er e&raí"+ "el Jrn #$e%t&a de e%'e()*ene% *$e%t&a 1
*$e%t&a 2
*$e%t&a !
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UNIVERSIDAD PERUANA UNION 'e%o Ca&ga *ái*a
!"71
!"22
!"52
725
7!"
72"
Tabla 2 resultados obtenidos en laboratorio
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97; -e!ria "e C$l%1l #$e%t&a de e%'e()*ene% *$e%t&a 1
*$e%t&a 2
*$e%t&a !
'e%o %e(o
!"71
!"22
!"52
'e%o %at$&ado
!"9"
!"76
!"
Ca&ga *ái*a
725
7!"
72"
a/%o&(i0n
".6169"9 1.7696"95 1.179554!91
&ea /&$ta Re%i%ten(ia a -a (o*'&e%i0n
!"4.76"4
!11.175
!"5."41
2.!7917996 2.!4594614 2.!544445
Tabla 3 Calculo de la absorción y la resistencia a la compresión
99; An$li+i+ e In&er#re&a%i*n "e Re+1l&a"+ 7e'Fn a los resultados obtenidos sobre la prueba de absorción el promedio de las tres muestras %ue del 0.91H$ lo que si'ni%ica que al sumer'ir los especímenes al a'ua este absorbió el 0.91H de a'ua. *or ende este al ser utili"ado en una construcción tendr# una buena adherencia con el mortero. con respecto a la resistencia a la compresión el promedio obtenido de las tres muestras dio como resultado 9.2 N' que el ladrillo artesanal.
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98; Cn%l1+ine+ Conocer acerca de este material es muy importante debido a que es un material muy utili"ado en la construcción y la in'eniería civil$ así como la construcción de muros$ etc. no de los comportamientos mec#nicos del ladrillo al ser sumer'idos al a'ua$ este material absorbe un porcenta)e de a'ua para llenar sus espacios vacíos. Con respecto a la variación dimensional estas varían en milímetros debido a que las muestras %ueron e3traídas de una sola %abrica por lo tanto no se mostró mucha di%erencia en la variación dimensional. na de las venta)as del ladrillo mecani"ado es que estas est#n %abricadas con mucha precisión$ ya que en esta clase de ladrillos no se presenta el alabeo o super%icie cóncava. &n la unidad de alba!ilería @ladrilloD se'Fn el ensayo reali"ado presenta una absorción de a'ua del 0.91H cuando se le sumer'e en el a'ua.
9=; Re%!en"a%ine+
*ara en%riar los especímenes se recomienda colocarlos sin amontonarlos o
apilarlos. &s recomendable que los especímenes estén totalmente sumer'idos para que
la absorción sea uni%orme. *ara reali"ar este ensayo es recomendable traba)ar con un ladrillo mecani"ado ya que presenta menos imper%ecciones en los acabados que el artesanal.
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9>; Ane+ 9>;9;
Panel F&gr$fi%
Fig. 1 tres muestras de ladrillos mecanizados
Fig. 2 Obtención de las medidas dimensionales
Fig. 3 Determinación del eso del esp!cimen
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Fig. " #sp!cimen siendo colocado en la prensa de concreto
Fig. $ #sp!cimen despu!s de ser a una %uerza de compresión
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