EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y ... - …bibciv.ucla.edu.ve/edocs_bicvucla/repositorio/TEGTA443P58C382014.pdf · “EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y ... presentación

República Bolivariana de Venezuela

Ministerio Popular para la Educación Superior

Universidad Centro-Occidental Lisandro Alvarado

“EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y

MECÁNICAS DE UN MORTERO POLIMÉRICO NO

CONVENCIONAL”

Trabajo Especial de Grado Presentado Ante La Ilustre Universidad

Centroccidental “Lisandro Alvarado” Como Requisito Final Para Optar Al Título De

Ingeniero Civil.

Barquisimeto, 2014




“EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y

MECÁNICAS DE UN MORTERO POLIMÉRICO NO

CONVENCIONAL”

Trabajo Especial de Grado Presentado Ante La Ilustre Universidad

Centroccidental “Lisandro Alvarado” Como Requisito Final Para Optar Al Título

De Ingeniero Civil.

Autores:

T.S.U. Castro Puerta Wilzer Ramón C.I: 17.202.991

Br. Paredes Villarroel Laura Beatriz C.I: 15.778.459

Br. Santeliz Linares Miguel Enrique C.I: 19.164.585

Tutores:

Ing. Dinora Salcedo

Ing. Luis Díaz

Barquisimeto, 2014




SOLICITUD DE AUTORIZACION DE SUSTENTACION DEL TRABAJO

ESPECIAL DE GRADO

Quien suscribe, Profesores: Ing. Dinora Salcedo, C.I 4.736.426 e Ing. Luis

Díaz, C.I 13.785.656 tutores del trabajo especial de grado denominado:

EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DE UN

MORTERO POLIMÉRICO NO CONVENCIONAL. Presentado por los

bachilleres: Castro Wilzer C.I 17.202.991, Paredes Laura C.I 15.778.459 y

Santeliz Miguel C.I 19.164.585, consideramos que el trabajo especial de grado está

terminado y se ajusta al instructivo para la elaboración, presentación y evaluación del

trabajo especial de grado de la carrera de ingeniería civil y por tanto pueden

presentarlos en fe de lo cual firmamos.

Ing. Dinora Salcedo Ing. Luis Díaz

Barquisimeto, 2014

UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL

“LISANDRO ALVARADO”

DECANATO DE INGENIERÍA CIVIL

BARQUISIMETO – ESTADO LARA

SOLICITUD DE EVALUACIÓN DE SUSTENTACIÓN DEL TRABAJO ESPECIAL DE GRADO

Visto el Trabajo Especial de Grado Tutoreado por los: Ing. Dinora Salcedo e Ing.

Luis Díaz, el Decano de Ingeniería Civil autoriza a los Bachilleres: Castro Wilzer C.I

17.202.991, Paredes Laura C.I 15.778.459 y Santeliz Miguel C.I 19.164.585

Sustentar delante del jurado calificador el Trabajo Especial de Grado titulado

“EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DE UN

MORTERO POLIMÉRICO NO CONVENCIONAL”. Dicho jurado está

conformado por:

Ing. ____________________ (Evaluador)

Ing. _ __________________ (Jurado)

Ing. __________________ (Jurado)

Ing. __________________ (Suplente)

Decano: ________________________________

Barquisimeto, _____ de Abril de 2014

UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL

“LISANDRO ALVARADO”

DECANATO DE INGENIERÍA CIVIL

BARQUISIMETO – ESTADO LARA

CONSTANCIA DE EVALUACIÓN DEL TRABAJO ESPECIAL DE GRADO

Quienes suscriben, Miembros del Jurado designado por el Consejo de Decanato de

Ingeniería Civil de esta Universidad, reunidos para examinar y dictar veredicto sobre

el Trabajo Especial de Grado titulado: “EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES

FÍSICAS Y MECÁNICAS DE UN MORTERO POLIMÉRICO NO

CONVENCIONAL”, presentado por los Bachilleres: Castro Wilzer, Paredes

Laura y Santeliz Miguel, para optar por el título de Ingeniero Civil. Habiendo

analizado con el mayor detenimiento e interés dicho trabajo, se procedió a la

sustentación por parte de sus presentadores, emitiendo el veredicto que a

continuación se expresa: _________________________________________

En fe de lo expuesto firmamos la presente acta en la ciudad de Barquisimeto

a los ____ días del mes _______________ del _____________

________________________ ___________________________

________________________ ___________________________

________________________ ___________________________

OBSERVACIONES:

_____________________________________________________________




“EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS, ÓPTICA Y

MECÁNICAS DE UN MORTERO POLIMÉRICO NO CONVENCIONAL”

Autores: Castro Wilzer, Paredes Laura, Santeliz Miguel

Tutores: Ing. Dinora Salcedo, Ing. Luis Díaz

RESUMEN

El presente trabajo tiene como finalidad “EVALUAR LAS PROPIEDADES

FÍSICAS Y MECÁNICAS DE UN MORTERO POLIMÉRICO NO

CONVENCIONAL”. Para tal fin elaboraron 30 probetas de mortero polimérico y 12

de mortero convencional. Las 30 probetas de mortero polimérico se dividen de la

siguiente manera: 24 probetas cubicas de 5 cm de lado con diferentes diseños de

mezclas variando los porcentajes de agregado (sílice y fluorita), resina de poliéster

insaturado y fibra de vidrio. A estas probetas se le aplicaron los ensayos de porosidad

y resistencia a la compresión, luego se tomaron los diseños de mezcla que mejor

resultado obtuvieron de dichos ensayos para elaboración de las 6 probetas restantes

las cuales tenían dimensiones de 4 cm de ancho 4cm de alto y 16 cm de largo a las

cuales se les aplico el ensayo de resistencia a la flexión por tracción. Las de mortero

convencional fueron 6 cubicas y 6 viguetas las cuales se le hicieron los mismos

ensayos que los poliméricos. Todos los resultados obtenidos en los ensayos fueron

superiores a los valores promedios de un mortero convencional. La porosidad del

mortero polimérico dio un resultado 5 veces menor a la del mortero convencional, la

resistencia a compresión fue superior en un 220% al mortero patrón, así como la

resistencia a la flexo-tracción que fue superior en un 230% al mortero convencional.

Es el aspecto visual de las muestras poliméricas fue agradable ya que la resina

permite la visual de los agregados pareciéndose las muestras a tipos de granito, esto

visto de un punto de vista cualitativo.

Palabras claves: Mortero polimérico, mortero patrón, resistencia a la compresión,

flexo-tracción, porosidad, resina, fibra de vidrio, arena de sílice, fluorita, absorción,

probetas.

Barquisimeto, 2014

DEDICATORIA

A DIOS TODOPODEROSO: Por ser la luz que me guía a cada momento, estar

siempre conmigo y escuchar mis oraciones, por sostenerme cada día en sus manos y

brindarme su amor, porque sin él no hubiera podido alcanzar esta meta.

A MI MAMÁ: CARMEN VILLARROEL (Cuina), por enseñarnos que ante una

caída hay que saber levantarse; por estar a mi lado en los momentos buenos y malos

de mi vida, por su admirable sacrificio, porque como prioridad siempre está la

necesidad de nosotros sus hijos, por ser un pilar fundamental en mi vida, en una

palabra por su gran amor de Madre. TE AMO!!! “Este logro es por ti y para ti

Mamá”.

A MI HIJO: PEDRO JOSÉ, por ser mi principal fuerza cada amanecer, porque

junto a ti he aprendido a crecer cada día, por brindarte un mejor futuro y estés

orgulloso de mi.

TE AMO DEMASIADO HIJO!!!

A MIS PADRES: ENDER PAREDES Y PAUSIDES TORRES, porque la vida

me regalo la oportunidad de ser su hija, por brindarme su amor, cariño, confianza y

respeto.

A MI COMPAÑERO DE VIDA: NECTARIO (Niche), por estar conmigo en estos

años, por brindarme siempre tu amor y apoyo cada día, por enseñarme a tener

paciencia y a contar siempre contigo. Este logro también es tuyo!!!. Te quiero

mucho.

A MI SEGUNDA MADRE: ELSI porque siempre he sido para ti la menor de tus

hijos, tía Gracias. Para mí siempre has sido, eres y serás especial…

A MIS HERMANOS: THOMAS (Yico), DIANA, DYANORA, DIANMER,

DIANLY, JAVIER, MIRTHA, MIRLENYS, por su cariño, ánimo y apoyo en

todos los momentos de mi vida y estar siempre a mi lado.

A MI ABUELA LOURDES, A MI TIA MERCEDES (Chicha) porque aunque

físicamente ya no me acompañen cada día están presentes en mi vida, fueron ejemplo

de mujeres luchadoras, de amor infinito, de sacrificio de madres, por su cariño y

apoyo incondicional.

A los hermanos que durante mi vida he conocido, MIS AMIG@S, Carmen, Lore,

Nixon, Jacma, Isa, María E, Gaby P, Clery, Gaby Q, José A. (Manchis), Wilzer,

Miguel, Dianaly, María J., Amel, Sara, María G., Pruden, Naileth, Karen, Mariana,

Jacqueline, Xiomara, Xiorelis, Xiorangel, Maryeliz por los momentos que hemos

compartido, por sus ánimos para seguir adelante y darme la oportunidad de

conocerlos mejor, y formar una bonita amistad. LOS QUIERO!!

A MIS TIOS, SOBRINOS, PRIMOS, MADRINAS Y FAMILIA:

Por estar pendiente de mí, por su motivación para superarme, por su alegría, por

llenarme de inspiración para seguir mis sueños!!! Gracias.

A MIS MAESTROS Y DOCENTES CATEDRÁTICOS EN ESPECIAL A MIS

MAESTRAS JAVERIANAS: que hicieron posible con sus enseñanzas, mi

formación, tanto profesional como humana.

A MIS COMPAÑEROS DE TESIS: WILZER y MIGUEL, por su amistad, por su

energía, preocupaciones, responsabilidades y dedicación para la realización de

nuestro trabajo de graduación.

A MIS SUEGROS PEDRO MUJICA Y PASTORA ALVAREZ por su gran

apoyo y colaboración con el cuidado de mi hijo.

A TODOS AQUELLOS QUE COLABORARON de alguna u otra forma para la

culminación de este trabajo, Ing. Dinora, Ing. Juan E., Ing. Freddy Chavez, Evis

(Catira), Doney, Katy, Sr. Adrián, Kelvin, Dulymar, los técnicos de los laboratorio en

especial a Héctor, mis compañeros uclaistas, mis compañeros de trabajo, gracias por

ayudarme.

“El camino hacia el éxito se encuentra siempre en construcción."

LAURA BEATRIZ PAREDES VILLARROEL.

DEDICATORIA

A DIOS MI PADRE ETERNO por estar en cada momento de mi vida, en las

buenas y en las malas, por darme todas las herramientas que necesite a lo largo de la

carrera, gracias por escuchar mis oraciones y agradecido eternamente por las

bendiciones que me das cada día.

A MIS PADRES, Ramón Castro y María de Castro, por su apoyo incondicional, por

brindarme esta valiosa formación que he recibido, siempre han sido mi ejemplo a

seguir. Los amo cada día.

A MIS HERMANOS por su cariño y amor, por darme apoyo cada día. Los quiero

mucho.

A MI NOVIA IDANIA por estos 8 años de amor incondicional, por apoyarme a

cada momento en mi carrera, siempre estuviste de la mano conmigo, por tus consejos

que muchas veces me diste y que me han hecho una mejor persona, por permitirme

compartir nuestras vidas con la bendición de Dios, por esto y mucho más. Te amo

con todo mi corazón.

A LA UNIVERSIDAD UCLA-DIC por darme una gran formación de manera

integral y profesional.

A MIS COMPAÑEROS DE TESIS Laura y Miguel por su apoyo y compañerismo

a largo de la carrera, por su comprensión en los momentos de estrés a lo largo de la

tesis y por brindarme su amistad en todo momento.

A MIS AMIGOS DE LA UCLA Maryeliz, Liliana, Aura, Laura, Miguel, Karmen,

El danni, Richard, Andres, Gabi Lapi, Andrea Guzman, Andrea Sánchez, Kate

mejias, Karelis, Luis, Edgar, Carmen, Manchis, Amel, y todos aquellos compañeros

con los que compartí en algún momento en la universidad por su valiosa amistad en

la carrera son grandes personas.

A LOS PROFESORES Dinora Salcedo, Luis Díaz, Juan Espinosa, José Yepez,

Denis Avon, Alfredo Moron, Humberto Bolognini, Marysabel Dickdan, Adriana

Paolini, Freddy Chavez, Jean Carlos Rincón, por su gran formación académica.

WILZER CASTRO.

DEDICATORIA

Es un honor haber culminado esta meta propuesta hace 7 años, donde no hubiera sido

posible por la constancia y apoyo de primeramente DIOS PADRE que fue siempre el

primero en amarme y darme sabiduría en las decisiones que he tomado.

Este logro también se lo dedico a mis PADRES, HERMANOS Y SOBRINO por

amarme tal como soy y aceptarme en todas las circunstancias.

También se lo debo a las AMISTADES que fueron piezas claves fundamentales y

mi andar como Wilzer Castro, Laura Paredes, Donato Lovera, José Antonio Peroza,

Gabriela Lapi, María Lanz, Andrea Sánchez, Katherin Mejías, Maryeliz Páez y

Richard Garces.

LOS PROFESORES que aportaron sus conocimientos y compañerismo fueron de

gran valor y gratitud para el desarrollo integral de la carrera como Jose Moron,

Dinora Salcedo, Luiz Diaz, Juan Espinoza, Jesus Briceño y Denis Avon.

MIGUEL SANTELIZ

AGRADECIMIENTOS.

El presente trabajo de tesis primeramente nos gustaría agradecerte a ti DIOS

por bendecirnos para llegar hasta donde hemos llegado, porque hiciste realidad este

sueño tan anhelado por nosotros, porque nos ayudaste a que consolidáramos un gran

equipo de trabajo y una bella amistad.

A la UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL LISANDRO ALVARADO por

brindarnos la oportunidad de estudiar y ser unos profesionales.

AL DECANATO DE INGENIERIA CIVIL porque en estos años se convirtió en

nuestro hogar.

A nuestros tutores de tesis, ING. DINORA SALCEDO E ING. LUIS DIAS por sus

esfuerzos y dedicación, quien con sus conocimientos, sus experiencias, su paciencia

y su motivación ha logrado que podamos terminar esta meta con éxito.

También nos gustaría agradecer a nuestros PROFESORES que durante toda nuestra

carrera profesional han aportado con un granito de arena a nuestra formación, en

especial por sus consejos, sus enseñanzas y a todo el personal ADMINISTRATIVO

y OBRERO del DIC.

De igual manera agradecer al profesor, ING. JUAN ESPINOZA por su visión y por

sus consejos, que ayudan a formarte como persona e investigador y su gran apoyo en

parte técnico para este trabajo especial. “Gracias por apoyarnos”.

A las empresas CLARIANT DE VENEZUELA, RESIMON, INTEQUIM, SIKA,

CAL Y CARBÓN, COCIPRE, por su gran apoyo técnico brindado, por su gran

aporte físico brindado y por orientarnos en este largo camino.

A los técnicos de laboratorio del decanato en especial a los técnicos HECTOR y

MIGUEL por su paciencia, orientaciones y apoyo en la ejecución de los ensayos.

Son muchas las personas que han formado parte de nuestra vida profesional a

las que nos encantaría agradecerles su amistad, consejos, apoyo, ánimo y compañía

en los momentos más difíciles de nuestra vida. Algunas están aquí con nosotros y

otras en nuestros recuerdos y en el corazón, sin importar en donde esté queremos

darles las gracias por formar parte de este proyecto, por todo lo que nos han brindado

y por todas sus bendiciones.

Para ellos: Muchas gracias y que Dios los bendiga Grandemente.

1

INDICE GENERAL

INTRODUCCIÓN ...................................................................................................... 9

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................ 11

OBJETIVOS .............................................................................................................. 16

Objetivo General: .................................................................................................... 16

Objetivos Específicos: ............................................................................................. 16

JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA ................................................................... 17

LIMITACIONES ...................................................................................................... 18

MARCO TEORICO ................................................................................................. 20

ANTECEDENTES HISTÓRICOS .......................................................................... 20

ANTES DEL SIGLO XIX ...................................................................................... 20

DURANTE EL SIGLO XX..................................................................................... 23

EN LA ACTUALIDAD .......................................................................................... 25

BASES TEORICAS .................................................................................................. 30

MORTEROS ........................................................................................................... 30

POLÍMEROS .......................................................................................................... 66

RESINAS ................................................................................................................ 72

MARCO METODOLOGICO ................................................................................. 89

NATURALEZA DE LA INVESTIGACION ......................................................... 89

DISEÑO DE LA INVESTIGACION ...................................................................... 89

FLUJOGRAMA DE LA METODOLOGIA DE TRABAJO. (Fuente Propia) ....... 91

POBLACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN ............................................................. 92

MUESTRA DE LA INVESTIGACIÓN ................................................................. 92

TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS .................. 96

MATERIALES ........................................................................................................ 97

METODOLOGIA ................................................................................................... 97

PREPARACION DE LA MEZCLA DE MORTERO POLIMERICO ................. 102

ENSAYOS REALIZADOS ................................................................................. 104

NORMAS COVENIN UTILIZADAS .................................................................. 105

2

ANALISIS DE LOS RESULTADOS .................................................................... 125

GRANULOMETRIA: ........................................................................................... 125

PESO UNITARIO DE LOS AGREGADOS ........................................................ 130

POROSIDAD ........................................................................................................ 132

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN ................................................................ 135

RESISTENCIA A LA TRACCION POR FLEXION ........................................... 138

TIEMPO DE POLIMERIZACION ....................................................................... 148

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................... 149

BIBLIOGRAFIA ..................................................................................................... 155

3

INDICE DE TABLAS

TABLA N°1: ASTM C-270 ESPECIFICACIÓN DE LOS MORTEROS POR

PROPIEDADES……………………………………………………………………..33

TABLA N°2: ASTM C-270 ESPECIFICACIÓN DE LOS MORTEROS

POR PROPORCIONES……………………………………………………….34

TABLA N°3: ASTM C-270 MASA DE LOS MATERIALES DEL

MORTERO…………………………………………………………………….35

TABLA N°4: ASTM C-270 GUÍA PARA SELECCIONAR MORTEROS

DE MAMPOSTERÍA…………………………………………………………37

TABLA N°5: RESUMEN DE LOS MATERIALES COMPUESTOS……………...60

TABLA N°6: TIPOS DE CONGLOMERANTES…………………………………..63

TABLA N°7: TIPOS DE CONGLOMERANTES ORGÁNICOS – POLÍMEROS .65

TABLA N°8: TIPOS DE MONOMERO Y POLIMERO…………………………...71

TABLA N°9: PROPIEDADES MECANICAS DE LA FIBRA DE VIDRIO………84

TABLA N°10: COMPOSICION DEL VIDRIO USADO PARA LA

FABRICACION DE LA FIBRA (todos los valores en % de peso )……….85

TABLA N° 11: MORTEROS POLIMÉRICOS NO CONVENCIONALES.93

TABLA N°12: MORTERO CONVENCIONAL…………………………….93

TABLA N°13: DOSIFICACIÓN MORTERO NO CONVENCIONAL

PARA LOS CUBOS…………………………………………………………100

TABLA N°14: DOSIFICACIÓN MORTERO NO CONVENCIONAL

PARA LAS VIGUETAS…………………………………………………….101

TABLA N°15: DOSIFICACIÓN MORTERO CONVENCIONAL PARA

LOS CUBOS…………………………………………………………………101

TABLA N°16: DOSIFICACIÓN MORTERO CONVENCIONAL PARA

LAS VIGUETAS…………………………………………………………….101

TABLA N°17: GRANULOMETRÍA DE SÍLICE…………………………125

Pág.

4

TABLA N°18: GRANULOMETRÍA DE FLUORITA…………………….127

TABLA N°19: LIMITES GRANULOMÉTRICOS VS GRANULOMETRÍA

DE SÍLICE Y FLUORITA………………………………………………….129

TABLA N° 20: PESO UNITARIO SUELTO DE LOS AGREGADOS… .131

TABLA N°21:PESO UNITARIO COMPACTO DE LOS AGREGADOS.131

TABLA N°22: RESULTADOS ENSAYO DE POROSIDAD…………….132

TABLA N°23: DOSIFICACIONES PARA MORTERO UTILIZADO…..135

TABLA N°24: RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN 28 DÍAS.MORTERO

PATRÓN……………………………………………………………………..135

TABLA N°25: PORCENTAJE DE AUMENTO DE LA RESISTENCIA A

COMPRESIÓN. MORTERO PATRÓN……………………………………139

TABLA N°26: ESFUERZO-DEFORMACIÓN DE LA SÍLICE………………….141

TABLA N°27: ESFUERZO-DEFORMACIÓN DE LA FLUORITA……………..142

TABLA N°28: ESFUERZO-DEFORMACIÓN DEL MORTERO PATRÓN SIN

FINO………………………………………………………………………………..144

TABLA N°29: ESFUERZO-DEFORMACIÓN DEL MORTERO PATRÓN CON

FINO………………………………………………………………………………..145

TABLA N°30: ESFUERZO-DEFORMACIÓN COMPARATIVA……………….146

TABLA N°31: TIEMPO DE POLIMERIZACIÓN………………………..148

5

INDICE DE FIGURAS

FIGURA N°1: ESQUEMA DE GRADO DE CONSISTENCIA DEL MORTERO

(PORRERO Y OTROS 1996)……………………………………………………….41

FIGURA N°2: ARENA EN EL MORTERO (PORRERO J. 2004)…………………53

FIGURA N°3: ESQUEMA DE MORTERO DE MATRIZ POLIMÉRICO………...66

FIGURA N°4 VISTA TRIDIMENSIONAL DE ESTRUCTURA DE

POLÍMEROS………………………………………………………………………...68

FIGURA N°5 VISTA ESPACIAL DE ESTRUCTURA DE POLÍMEROS………..68

FIGURA N°6 VISTA BIDIMENSIONAL DE ESTRUCTURA DE POLÍMEROS..68

FIGURA N°7 ESQUEMA DE UNA CADENA DE RESINA POLIÉSTER ……...74

FIGURA N°8 ESTRUCTURA MOLECULAR DE FLUORITA…………………...79

FIGURA N°9. VIGUETAS DE MORTEROS POLIMÉRICOS (DOSF. 1:3 CON 1%

FIBRA). ……………………………………………………………………………..94

FIGURA N°10 CUBOS DE MORTERO POLIMÉRICOS DE FLUORITA Y SÍLICE

(DOSF. 1:2.5 Y 1:3)…………………………………………………………………95

FIGURA N°11 VIGUETAS Y CUBOS DE MORTERO CONVENCIONAL (DOSF.

1:2)…………………………………………………………………………………..95

FIGURA N°12 MÁQUINA TRITURADORA DEL LABORATORIO DE

GEOLOGÍA DE UNEXPO- BARQUISIMETO……………………………………99


GEOLOGÍA DE UNEXPO- BARQUISIMETO. …………………………………...99

FIGURAN°14 MÁQUINA TRITURADORA DEL LABORATORIO DE

MATERIALES DEL DECANATO DE ING. CIVIL DE LA UCLA………………99


MATERIALES DEL DECANATO DE ING. CIVIL DE LA UCLA………………99

FIGURA N°16 RESINA Y CATALIZADOR ……………………………………103

FIGURA N° 17 MEZCLA MORTERO POLIMÉRICO CON SÍLICE……………103

FIGURA N°18 PESO DE LA RESINA Y AGREGADO…………………………103

Pág.

6

FIGURA N°19 MEZCLA DE LA RESINA Y FIBRA DE VIDRIO……………...103

FIGURA N°20 MEZCLA DE MORTERO NO CONVENCIONAL……………...104

FIGURA N°21 VERTIDO DE MEZCLA EN MOLDE. ………………………….104

FIGURA N° 22 TAMIZADORA MECÁNICA…………………………………...107

FIGURA N°23 MATERIAL TAMIZADO………………………………………...107

FIGURA N°24 MATERIALES PASANTES DE LOS DIFERENTES TAMICES.107

FIGURA N°25 MOLDE Y BARRA COMPACTADORA………………………...109

FIGURA N°26 COMPACTACIÓN DEL AGREGADO…………………………..109

FIGURA N°27 COMPACTACIÓN DEL AGREGADO…………………………..109

FIGURA N°28 PESADO DEL MATERIAL………………………………………109

FIGURA N° 29 MUESTRA NO CONVENCIONAL. PROBETAS

SUMERGIDAS…………………………………………………………………….112

FIGURA N°30. MUESTRA CONVENCIONAL. PROBETAS SUMERGIDAS...112

FIGURA N°31. PESO SATURADA CON SUPERFICIE SECA…………………112

FIGURA N°32. PESO SUMERGIDO……………………………………………..112

FIGURA N° 33 PROBETAS ENSAYADAS MEDIANTE EL ENSAYO DE

COMPRESIÓN…………………………………………………………………….114

FIGURA N°34 PROBETAS ENSAYADAS MEDIANTE EL ENSAYO DE

COMPRESIÓN…………………………………………………………………….114

FIGURA N° 35 PROBETAS POR CADA DOSIFICACIÓN……………………..116

FIGURA N°36 ENSAYO A COMPRENSIÓN DE PROBETAS…………………116

FIGURA N°37 ELABORACIÓN PROBETAS PRISMÁTICAS…………………119

FIGURA N°38 PROBETAS PRISMÁTICAS……………………………………..119

FIGURA N°39 ENSAYO A TRACCIÓN POR FLEXION………………………119

7

FIGURA N° 40 PROBETAS DE MORTERO NO CONVENCIONAL.

VIGUETAS………………………………………………………………………...122

FIGURA N°41 ENSAYO A TRACCIÓN POR FLEXIÓN PROBETA DE

SÍLICE……………………………………………………………………………...122

FIGURA N° 42 CALCULANDO TIEMPO DE POLIMERIZACIÓN MEZCLA

CON FLUORITA…………………………………………………………………..124

8

INDICE DE GRAFICAS

GRAFICA N°1 GRANULOMETRÍA ARENA DE SÍLICE………………………126

GRAFICA N°2 GRANULOMETRÍA ARENA DE FLUORITA………………….128

GRAFICA N°3 GRANULOMETRIA DE SILICE Y FLUORITA VS LIMITES

GRANULOMETRICOS……………………………………………………………129

GRAFICA N° 4 POROSIDAD REAL MORTERO POLIMÉRICO CON SÍLICE,

FLUORITA VS MORTERO PATRÓN……………………………………………133

GRAFICA N°5 ABSORCIÓN DEL MORTERO POLIMÉRICO CON SÍLICE,

FLUORITA VS MORTERO PATRÓN……………………………………………134

GRAFICA N°6 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN 3 DÍAS. MORTEROS NO

CONVENCIONALES……………………………………………………………...136

GRAFICA N°7. PORCENTAJE DE AUMENTO DE LA RESISTENCIA A

COMPRESIÓN……………………………………………………………………..137

GRAFICA N°8. MÓDULO DE ROTURA KG/CM2……………………………...140

GRAFICA N°9 ESFUERZO-DEFORMACIÓN DE SÍLICE……………………..141

GRAFICA N°10 ESFUERZO-DEFORMACIÓN DE LA FLUORITA…………...143

GRAFICA N°11 ESFUERZO-DEFORMACIÓN DEL MORTERO PATRÓN SIN

FINO………………………………………………………………………………..144

GRAFICA N°12 ESFUERZO-DEFORMACIÓN DEL MORTERO PATRÓN CON

FINO………………………………………………………………………………..145

GRAFICA N° 13 ESFUERZO-DEFORMACIÓN COMPARATIVAS…………………...147

Pág.

9

INTRODUCCIÓN

Hoy en día la tecnología del mortero ha dejado de ser una ciencia joven, la gran

cantidad de trabajos de investigación durante este periodo respalda esta afirmación,

actualmente los morteros no son fabricados solo con agregados, agua y cemento

como en sus principios. Ya existen adiciones minerales y aditivos químicos, que ya

han pasado a formar parte en la mezcla de los morteros. El mortero puede ser

diseñado y manipulado de diferentes formas en el diseño arquitectónico según sea la

necesidad o requerimiento.

Como se podrá observar más adelante, el uso de materiales para la

construcción es tan antiguo como la necesidad misma de crear lugares no naturales

más confortables para vivir. El hombre, por el paso del tiempo, ha ido perfeccionando

y adecuando las posibilidades que tiene a su alcance a manera de que todo se

optimice y evolucione, modificando constantemente hasta obtener las comodidades

actuales que además tienen un alto grado de seguridad, algo que siempre es de vital

importancia, más aún en nuestros días.

El presente documento trata de los polímeros, que también es un material

importante, ya que este material siempre ha existido pero es poco utilizado como

material en la construcción, sino en la fabricación de plásticos para producir botellas,

pinturas etc. La ciencia de los polímeros ha revolucionado muchos de los conceptos

tradicionales de la ciencia de los materiales, hace posible cambiar la composición

química de un material sintético para producir un material con las propiedades

requeridas.

10

El uso y consumo de elementos constructivos que se fabrican con plásticos,

parcial o totalmente es creciente, esta tendencia de crecimiento con respecto a la

utilización de cementos, va en aumento. El mortero polimérico es uno de ellos, puede

ser diseñado con el objetivo de lograr mejores propiedades que las que pueda tener

un mortero convencional, siendo quizás una de las mejores representaciones de la

evolución de la tecnología del mortero, sus características optimizadas simplemente

harán de estos morteros los más adecuados para gran cantidad de aplicaciones.

Este trabajo de grado está destinado principalmente a mostrar los beneficios que

conlleva usar morteros poliméricos no convencionales como avance tecnológico y a

la vanguardia en el país, así mismo, tomar en cuenta los beneficios que de él se

desprenden para su utilización en la rama de la construcción. También se busca

innovar un nuevo material para la construcción, utilizando una matriz polimérica para

nuestro material compuesto.

11

CAPITULO I

EL PROBLEMA

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El ser humano en su historia siempre ha buscado la forma de vivir en espacios

con mayor comodidad, seguridad y protección posible. Para lograr esta comodidad se

ha visto en la necesidad de evolucionar e innovar los materiales que utiliza para la

construcción de su hábitat.

Cabe destacar que a través del tiempo se utilizaron diversos materiales como: la

piedra, la madera, el hierro, la tierra entre otros. Una tecnología desarrollada desde

hace tiempo es el uso de materiales aglomerantes los cuales son capaces de unir

fragmentos de una o varias sustancias y dar cohesión al conjunto por métodos

exclusivamente físicos y químicos, entre los cuales, el de mayor relevancia es el

Cemento, que es el producto resultante de la calcinación y mezcla de rocas calizas

junto con arcillas naturales y otros componentes como el yeso. El cemento más usado

a nivel mundial es el cemento tipo “Portland”, el cual se le llamó así por su similitud

en cuanto a propiedades físicas-mecánicas de la piedra de la isla de Portland del

Canal Inglés.

La aparición del cemento marcó la pauta para la invención de materiales

artificiales, los cuales adquieren una gran resistencia similar a la de las mejores

piedras que se pueden encontrar en la naturaleza, uno de estos materiales son los

Morteros.

Los Morteros son un material de construcción, formado básicamente por una

mezcla de cemento, agregado fino, agua, y eventualmente otro aglomerante que

puede ser cal o yeso.

Los egipcios fueron los primeros en usar materiales con propiedades hidráulicas,

como el yeso; los romanos y los griegos usaban a su vez cenizas de origen volcánico,

mezcladas con cal, consiguiendo un material con mejores propiedades. Fueron los

12

romanos, los que usaron de forma extensivas en sus construcciones, mezclas de

materiales con propiedades cementantes. URL: http://www.Arqhys.com (consulta:

noviembre 20, 2012).

Los Morteros forman parte de los materiales de construcción que se han

venido usando desde la antigüedad, evolucionando a lo largo del tiempo mediante los

conocimientos empíricos, y sobre todo, de los científicos y técnicos, tanto en lo que

se refiere a sus componentes como a la tecnología de fabricación y puesta en obra.

Hasta el siglo XVIII sólo se utilizan los morteros de cal, yeso y materiales silíceos o

sílico- aluminosos. Hacia 1750-1800 se investigan mezclas calcinadas de arcilla y

caliza.

En el siglo XIX, Vicat realizó una serie de investigaciones que describían el

comportamiento hidráulico de las mezclas de caliza y arcilla, y propuso en 1818 el

sistema de fabricación que se sigue usando en la actualidad. La fabricación de

morteros ha experimentado cambios importantes, pasando de una fabricación

artesanal, a una fabricación industrial, utilizando productos de calidad como el

cemento portland, desarrollado por James Parker y Joseph Aspdin en 1824,

garantizando de esta manera la producción de morteros con mejor resistencia y

calidad. Agreda, L. y otros, UNIVERSIDAD DE ORIENTE URL:

http://www.civilgeeks.com/ (consulta: Febrero 16, 2012).

El cemento constituye entre el 10% y 16% del peso del mortero, influye en la

resistencia mecánica que es el principal indicador de calidad del mortero, el agua es

también imprescindible en varias etapas de la elaboración del mortero: mezclado,

fraguado y curado, las impurezas que esta pueda tener dan paso a reacciones

perjudiciales en la relación agua/cemento y alteraciones en las propiedades del

mortero como lo son: trabajabilidad, tiempo de fraguado, resistencia mecánica,

permeabilidad, durabilidad entre otros, y finalmente los agregados finos que

constituyen la mayor parte de la masa del mortero ya que representa entre el 70% y

http://www.arqhys.com/

http://www.civilgeeks.com/

13

80% del peso de la mezcla, razón por la cual sus características resultan importantes

ya que deben beneficiar el desarrollo de ciertas propiedades en el mortero entre las

cuales destacan: trabajabilidad, la adherencia entre la pasta y el agregado, y el

desarrollo de resistencias mecánicas. “Rodríguez Mora, O. 2003, Moteros guía

general de la asociación internacional de fabricantes de morteros.”

El mortero en los últimos años ha sido un factor determinante para que la

construcción adquiera una fisionomía diferente. Se ha utilizado en edificios, calles,

avenidas, carreteras, presas, canales, fábricas, talleres, casas, etc., dando paso a un

mundo nuevo de progreso y crecimiento en la rama de la construcción. “Fuente

Propia”

Una propiedad fundamental por la cual se ha implementado el mortero es su

resistencia a la compresión, esta se puede definir como la carga máxima axial que

puede resistir un espécimen o elemento con dimensiones ya preestablecidas. “URL:

http://www.Arqhys.com (consulta: noviembre 20, 2012)”.

Para lograr una buena resistencia se debe controlar una característica que

posee el mortero que es la porosidad, la cual no se puede eliminar ya que por la

naturaleza de la reacción entre el agua y el cemento, en la cual al endurecer la mezcla,

el excedente de agua se evapora dejando espacios vacíos llamados poros, si el

concreto posee gran cantidad de poros se verá afectada la resistencia a la compresión.

El mortero tradicional, empleado normalmente, tiene un peso unitario dentro

del rango de 1.900 y 2.200 kg/m³. El peso unitario del mortero varia, dependiendo de

la cantidad y de la densidad relativa del agregado, de la cantidad del aire atrapado o

intencionalmente incluido, y de los contenidos de agua y de cemento, mismos que a

su vez se ven influenciados por el tamaño del agregado, si se usa otro tipo de

materiales en los agregados o en la composición misma del mortero este peso puede

disminuir un porcentaje. “Porrero S, Joaquín 2009, Manual del concreto estructural.

Editorial Sidetur”.


14

Existen varios tipos de morteros, todos con algunas cualidades diferentes y

diseñadas para un uso específico, por lo consiguiente se pueden clasificar de las

siguientes maneras: morteros livianos, morteros de cemento, morteros de cal, mortero

de yeso, mortero premezclado. El primero se denomina así ya que a la mezcla se

incorporan agregados livianos como fibras que sirven de refuerzo secundario(no

estructural), los otros tipos de morteros solo varían en el tipo de aglomerante y del

cual dependerán las propiedades de trabajabilidad, permeabilidad, resistencia, entre

otras, el ultimo surge de la necesidad de hacer morteros a gran escala con calidad

uniforme que faciliten los procesos de almacenamiento, traslado y puesta en obra que

acorten los tiempos de construcción. “Porrero S, Joaquín 2009, Manual del concreto

estructural. Editorial Sidetur”.

De lo dicho anteriormente en cuanto a las propiedades que ofrecen los

diferentes tipos de morteros, la evolución de la construcción en nuestros días viene

exigiendo materiales que superen las propiedades habituales y las limitaciones

existentes, desde hace tiempo se persigue lograr en los morteros, rapidez en alcanzar

altas resistencias, durabilidad que es una propiedad poco valorada, pero de gran

importancia para la vida útil de las edificaciones, hoy día observamos deterioro

prematuro en las edificaciones bien sea por la utilización de una tecnología errónea

de construcción o por defectos en la calidad de los materiales, esto nos alerta sobre la

debilidad que tienen los morteros frente a ambientes agresivos. Por otra parte si

tomamos en consideración la necesidad de adecuarnos a energías alternativas a los

fines de garantizar la continuidad de la vida y, si a su vez, entendemos que estas

energías pasan por revisar los modos de construcción y el uso de materiales que

faciliten alternar con otros tipos de energías naturales, entonces se infiere que en

cuanto al uso del mortero, conviene investigar sobre otras opciones a los fines de

ofrecer a la sociedad respuestas que tengan la debida confiabilidad, en cuanto a la

propiedades ópticas, así como también la resistencia, trabajabilidad, permeabilidad y

durabilidad que el material pueda ofrecer.

15

En tal sentido, en esta investigación se planteó estudiar sobre un mortero que

tenga la cualidad de poseer grandes resistencias tanto en compresión como en flexión

y tracción, que tenga una muy baja permeabilidad, que permita que la mezcla sea

trabajable, así como también pueda dejar pasar un haz de luz o por lo menos parte de

ella; este mortero estará constituido por una mezcla de componentes distintos del

mortero tradicional.

En la investigación se ha conseguido con un material que pudiera dar con las

necesidades arriba mencionadas; este material es el mortero polimérico, que es un

material compuesto a base de resinas poliméricas, que son las responsables de

proporcionarle las propiedades mejoradas a las del mortero hecho con cemento.

El mortero polimérico en Venezuela, en la actualidad, no se toma en cuenta

como material de construcción para elementos, solo se utilizan como rellenos para

reparaciones de elementos en funcionamiento, bien sea por lo novedoso del material o

por el desconocimiento de los beneficios que este otorga y las propiedades que en

comparación con un mortero tradicional son mejores, debido a lo anterior expuesto,

este material no ha sido investigado en forma extensa, que de los primeros pasos para

su desarrollo en el campo de la construcción, en nuestro país.

De lo planteado hasta ahora se derivan las interrogantes que orientaran la

presente investigación, en cuanto a la necesidad de evaluar las propiedades físicas,

ópticas y mecánicas de un mortero polimérico no convencional:

¿La combinación de los distintos materiales logrará una mezcla óptima que

permita mejorar las propiedades ópticas sobre el mortero polimérico?

¿Mejorará las propiedades de resistencia de un mortero tradicional?

¿Será el mortero polimérico un material trabajable que permita cumplir con

las necesidades y requerimientos de la obra?

¿La unión de los distintos materiales le permitirá al mortero ser impermeable?

16

OBJETIVOS

Objetivo General:

Evaluar las propiedades físicas y mecánicas de un Mortero Polimérico no

convencional.

Objetivos Específicos:

Seleccionar los diferentes materiales alternativos, ajenos a los convencionales

que conformaran la mezcla (resina, agregados y fibras).

Evaluar las características físicas de los materiales alternativos ya

seleccionados.

Determinar los diseños de mezcla de mortero polimérico y mortero Patrón.

Evaluar las características físico-mecánicas de las muestras.

Determinar el tiempo de polimerización del mortero polimérico.

17

JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA

Los materiales aglomerantes, en la forma de morteros, son atractivos para su

uso como materiales de construcción, dado su bajo costo, su durabilidad y su

adecuada resistencia a la compresión para la que fuese diseñada. Adicionalmente, en

el estado fresco ellos son fácilmente moldeables a las formas más complejas que sean

requeridas. Su defecto radica en sus características de baja resistencia a la tracción y a

los impactos, y a su susceptibilidad a los cambios de humedad y sin poder olvidar su

nula translucidez debido a los materiales propios de su elaboración. Un reforzamiento

y en algunos casos una sustitución mediante fibras, resinas poliméricas y diferentes

agregados no convencionales en la elaboración de dichos morteros pudieran ofrecer

un conveniente, práctico y moderno método para superar estas deficiencias.

La adición de fibras y resinas poliméricas como refuerzo de morteros pueden

mejorar muchas de las propiedades de éstos, destacando entre ellas, la resistencia a la

flexión, tenacidad, fatiga, impacto, permeabilidad , resistencia a la abrasión entre

otras. (Fuente: propia)

Este Trabajo Especial de Grado asumió como finalidad analizar morteros

manufacturados con materiales no convencionales para establecer las relaciones entre

su composición, proceso de elaboración y sus propiedades señaladas anteriormente,

en un intento de ofrecer alternativas como material de recubrimiento y con una visión

a futuro de concretos ecológicos.

Debido a no contar actualmente con suficientes estudios realizados en el país

que orienten a estas nuevas tecnologías, se plantea la apertura de este trabajo desde la

selección de los materiales, para lograr en forma firme, positiva y sólida un

conocimiento de los Morteros Poliméricos como punto inicial a esta línea de

investigación y así poder abrir las puertas a futuras investigaciones con esta visión y

finalidad.

18

Es posible lograr con los morteros poliméricos mejores acabados, mayores

resistencias, permeabilidad casi nula así como también un concreto más liviano

comparándolo con el tradicional; para así poder seguir a la vanguardia de la nuevas

tecnologías en materiales de construcción y aportarle al país un impulso tecnológico

que a su vez ayuda a minimizar el impacto ambiental y un sistema de construcción

más ecológico, factible, innovador en el desarrollo económico. Este trabajo tiene

como principal objetivo “Evaluar las propiedades físicas y mecánicas de un

Mortero Polimérico no convencional”. Basándose principalmente en los beneficios

que podrían proporcionar dicha mezcla en estado ya endurecido, y las propiedades

que en comparación con un mortero tradicional deben ser mejores.

ALCANCE

Este trabajo de investigación se basa específicamente en la evaluación de las

diferentes propiedades de un Mortero Polimérico en los cuales se utilizaron

materiales no convencionales, por lo que todos los ensayos estuvieron dirigidos al

comportamiento antes y después del endurecimiento de los mismos, de modo que se

obtuvo una caracterización de dichas mezclas donde las propiedades más importantes

fueron, la resistencia a la flexión, tenacidad, permeabilidad, resistencia a la

compresión, polimerización, a través de la realización de diferentes probetas las

cuales fueron sometidas a diferentes ensayos.

LIMITACIONES

Las limitaciones que se presentaron en este Trabajo Especial de Grado son las

escasas informaciones y estudios de este tipo de morteros no convencionales

realizados en el país.

19

La selección de materiales a utilizar debido a los beneficios que cada uno pueda

aportar a la mezcla, lo cual amerita estudios, tiempo y financiamiento muy extensos

para la selección y búsqueda de los mismos.

20

CAPITULO II

MARCO TEORICO

La investigación se apoya en unos antecedentes y fundamentos teóricos que

presentamos en este capítulo.

ANTECEDENTES HISTÓRICOS

ANTES DEL SIGLO XIX

Si remontamos a las primitivas civilizaciones, con el abandono del

nomadismo, se toman la arcilla-barro, la piedra y los armazones como materiales de

construcción, con los que el hombre trataba de cubrir y cerrar un espacio donde

protegerse de la Naturaleza en aquellas zonas en que escaseaban los recursos de

alimentos y refugios naturales. “XAVIER MÁS Y BARBERÀ 2006, Estudio y

caracterización de morteros compuestos, para su aplicación en intervenciones de

sellados, reposiciones y réplicas, de elementos pétreos escultórico-ornamentales.

Tesis doctoral. UNIVERSIDAD POLITECNICA DE VALENCIA. Valencia –

España”.

Es así que, el hombre toma los materiales tal como los encuentra a su

alrededor readaptándolos para la mejora de su subsistencia. Por tanto, con el inicio de

la agricultura y la ganadería (10.000 a.C.), unido todo ello a las ceremonias rituales

arraigadas, ayudo a que las comunidades sedentarias emprendieran el cultivo de

vegetales con el propósito de obtener recursos estables e iniciaran la búsqueda de

lugares estratégicos afianzando la construcción de poblados constituidos socialmente.

“XAVIER MÁS Y BARBERÀ 2006, Estudio y caracterización de morteros

compuestos, para su aplicación en intervenciones de sellados, reposiciones y réplicas,

de elementos pétreos escultórico-ornamentales. Tesis doctoral. UNIVERSIDAD

POLITECNICA DE VALENCIA. Valencia – España”

21

Se cree que el origen del mortero viene ligado al descubrimiento de la cal y el

yeso, no siendo claro su origen, ciertos autores lo sitúan en el comienzo de la

Prehistoria junto con el descubrimiento del fuego y la posibilidad de calcinar piedras.

Es el caso del antiguo yacimiento de Jericó (9.000 a C.), que situado junto a

un manantial de agua permanente y surgido inicialmente como santuario, es donde se

hallan los primeros morteros basados en la cal. También, y debido al desarrollo de

cambios en el contexto religioso (alrededor del 7.000 a C.), se han hallado cráneos

con recubrimiento de yeso según modelos de antepasados venerados (Kenyon, K.,

1981-82). Estos hallazgos de morteros en yacimientos neolíticos evidencian el

conocimiento de la cal y la tecnología de fabricación: la calcinación de la cal, su

apagado, la mezcla para obtener morteros y su aplicación para obtener refinados de

superficies. “XAVIER MÁS Y BARBERÀ 2006, Estudio y caracterización de

morteros compuestos, para su aplicación en intervenciones de sellados, reposiciones y

réplicas, de elementos pétreos escultórico-ornamentales. Tesis doctoral.

UNIVERSIDAD POLITECNICA DE VALENCIA. Valencia – España”.

Por tanto, el proceso de fabricación del mortero atendiendo a las

características de los materiales consistiría en añadirle a la cal, que poseía un gran

contenido de restos de piedra carbonatada (apagada) pero no calcinada totalmente,

una mínima cantidad de agua para el apagado y, tras su puesta en obra se sometía a

un proceso de compactación consiguiendo más consistencia. Por el contrario, en

zonas de Europa Central y Septentrional esta forma de fabricar el mortero era menos

elaborada. “XAVIER MÁS Y BARBERÀ 2006, Estudio y caracterización de

morteros compuestos, para su aplicación en intervenciones de sellados, reposiciones y

réplicas, de elementos pétreos escultórico-ornamentales. Tesis doctoral.

UNIVERSIDAD POLITECNICA DE VALENCIA. Valencia – España”.

En la civilización Egipcia y Mesopotámica, conocían y fabricaban materiales

conglomerantes, yesos y cales aéreas, que bien, mediante pastas o morteros de yeso y

22

cal reforzaban los aparejos de piedra y ladrillos, y revestían y ornaban sus fábricas

(Torres Balbas, 1955). Es así que, la disposición de las piedras de las pirámides

egipcias, amontonadas primero, labradas y revestidas después, tienen su equivalente

en los ziggurats mesopotámicos, pirámides truncadas ejecutadas con escalonamientos

de fábrica de ladrillos secados al sol, a veces revestidas con ladrillos cerámicos

ornamentados con bajorrelieves. Los egipcios fueron los primeros en utilizar el yeso

semihidratado, obtenido por cocción a temperaturas de, aproximadamente, 120°C

para unir los bloques de las construcciones como en la pirámide de Kheops (2.600 a

C.). Los egipcios conocían bien el yeso y lo empleaban de forma indistinta como

material de unión de grandes bloques de piedra, como acabado de superficies y como

material de decoración. En el templo de Amón en Karnak (2.000 a C.), los morteros

de las juntas de los bloques de piedra estaban formados por anhidrita insoluble, es

decir, yeso sobrecosido, mientras que los revestimientos que servían de soporte para

las decoraciones estaban realizados con yeso, esto demuestra el riguroso

conocimiento y, los secretos que tenían de este material por ser tan abundante en la

región del Nilo (Gaspar Teba, 1995).

En Roma, el empleo de mortero para la construcción, “opus caementium”

(mortero de cal más árido mas puzolana) se desarrolla paralelamente a la

construcción con ladrillo, reservándose el aparejo sin mortero para la construcción en

piedra natural “opus laetericium” (gruesos bloques ajustados sin mortero) o

“latercrudus” (ladrillos secos ajustados sin mortero), es decir, la técnica de “piedra

seca”. Así mismo, no se sabe con exactitud la fecha de la introducción del mortero de

cal, pero, fueron capaces rápidamente de perfeccionar y transmitir por todo el imperio

los procesos de fabricación de la cal y puesta en obra del mortero (siglos II y I a C.).

En cambio, el yeso será utilizado como material secundario en la albañilería.




POLITECNICA DE VALENCIA. Valencia – España”.

23

En las culturas andinas del Perú (antes de la colonización española) para los

morteros de mampostería se usaba cal mezclada con asfalto, y también, con barro

para estabilizar los adobes. “XAVIER MÁS Y BARBERÀ 2006, Estudio y




España”.

En España, durante el periodo islámico se produce un gran auge en las

yeserías o estuco “andalusí”, realizado este con mortero de cal, yeso y polvo de

mármol. “XAVIER MÁS Y BARBERÀ 2006, Estudio y caracterización de morteros




DURANTE EL SIGLO XX

En cuanto a la Edad Moderna, se siguen utilizando los mismos materiales que

en siglos anteriores pero hay que destacar el invento de la escayola, atribuido al

arquitecto Andrea de Verrocchio (1432-1486), un material de construcción que no se

preparó hasta entonces, pese a que el yeso como material de construcción ya se

conocía desde tiempos remotos. “XAVIER MÁS Y BARBERÀ 2006, Estudio y




España”.

Joseph Aspdin, en 1824, patenta el cemento que produce, y del que afirma ser

“tan duro como la piedra Portland”. Este es el principio de la denominación “cemento

Portland”, aunque las características difieran de las de la piedra de la cual tomo su

nombre.

24

L. C. Jonson descubre que el clinker, producto que hasta entonces se

desechaba como residuo, daba mayores resultados que el cemento usual si estaba

finamente triturado. Con la Exposición Universal de 1851, y a partir de finales del

XIX, se perpetúa el producto consiguiéndose toda una gama de conglomerantes

derivados del Portland, reemplazando al mortero de cal. En el proceso de fabricación

del cemento primero se calcina la caliza, a continuación se tritura y se mezcla con

arcilla. Esta mezcla se vuelve a calcinar a una temperatura entre 1300-1500 ° C,

resultando el clinker. De nuevo, esta mezcla se tritura y se vuelve a calcinar hasta

pérdida total del dióxido de carbono. Finalmente, a la mezcla resultante se le añade

yeso para retardar el fraguado. Actualmente, la fabricación de este cemento no ha

cambiado, aunque las investigaciones a lo largo del siglo XX han sido muy

significativas. Paralelamente, se podría decir que, es el desarrollo experimentado por

la Química durante los siglos XVII y XVIII el detonante de la impresionante variedad

de materiales, tanto convencionales como “nuevos”, en la búsqueda de diferentes

compuestos con características preestablecidas. Surgen, así, otros materiales como el

estireno en 1831, la melamina en 1834, el cloruro de vinilo en 1835 y el poliéster en

1847, que no serán explotados realmente hasta bien entrado el siglo XX.

En el siglo XX, el desarrollo de las técnicas industriales y los mayores y

mejores conocimientos científicos de los materiales, afianzados con nuevas

instrumentaciones, hacía imposible e imparable todo control y crecimiento.





Entre los años 1950 y 1960 se empiezan a preparar y a utilizar industrialmente

como materiales de construcción los primeros morteros y concreto con diversos

polímeros sintéticos, de naturaleza orgánica. “XAVIER MÁS Y BARBERÀ 2006,

Estudio y caracterización de morteros compuestos, para su aplicación en

25

intervenciones de sellados, reposiciones y réplicas, de elementos pétreos escultórico-

ornamentales. Tesis doctoral. UNIVERSIDAD POLITECNICA DE VALENCIA.

Valencia – España”.

En la antigua Unión Soviética, se inicia la preparación y utilización de

concretos y morteros poliméricos, atendiendo a las recomendaciones del Instituto de

la Academia Soviética de Construcción y Arquitectura. Así, a mediados de los años

60, en Francia y en los EEUU, ya empiezan a disponer de resultados sobre concretos

y morteros poliméricos a partir de trabajos pioneros, que despiertan un alto interés y

provocan la primera Reunión Internacional de Laboratorios de Ensayos de Materiales

(RILEM, 1967), sobre el empleo de resinas sintéticas en Construcción. “XAVIER

MÁS Y BARBERÀ 2006, Estudio y caracterización de morteros compuestos, para su

aplicación en intervenciones de sellados, reposiciones y réplicas, de elementos

pétreos escultórico-ornamentales. Tesis doctoral. UNIVERSIDAD POLITECNICA

DE VALENCIA. Valencia – España”.

EN LA ACTUALIDAD

Como consecuencia del desarrollo de los estudios e investigaciones y

tecnologías de preparación y utilización de concretos y morteros con materiales

poliméricos sintéticos, en el American Concrete Institute, (ACI) en 1971, se

constituye el Comité 548, “Polymers in Concrete” y se celebran diversas reuniones

sobre estos temas (ACI, 1972-1973). Con los primeros acuerdos y trabajos del

Comité 548 se edita la ACI SP-40 (1974), donde el concreto (o mortero) de polímero

se define como “el material que se prepara mezclando un monómero o resina con un

árido, y polimerizando o curando la mezcla después de puesta en obra o moldeada”.

“Galán Marín, Carmen. 2001 Caracterización de un mortero polimérico con resina de

polyester insaturado y árido de albero para su aplicación en construcción. Tesis

doctoral. Universidad de Sevilla. Sevilla- España”.

A partir de 1975 los países desarrollados se acrecienta definitivamente un gran

interés por la aplicación de las resinas sintéticas en la mejora y ejecución de morteros

y concretos, con tres metodologías básicas que definen unos “nuevos concretos”:

26

Concretos impregnados con polímero, PIC (Polymer Impregnated Concrete)

Concretos de cemento y polímero PCC (Polymers and Cement Concrete)

Concretos aglomerados solo con polímero, sin cemento. PC (Polymer

Concrete)

Cuando se comprueban las posibilidades de aplicaciones constructivas de las

resinas sintéticas, se comienzan a escribir y editar obras de mayor o menor extensión

sobre el tema junto a obras descriptivas muy generalistas sobre plásticos y sus

aplicaciones constructivas. En estas publicaciones se desarrolla el conocimiento sobre

los PC (Polymer Concrete), bien conjuntamente con los PIC (Polymer Impregnated

Concrete) y PCC (Polymers and Cement Concrete), (ACI, 1974/1981), (Mikhailov,

1992). Otras obras se refieren exclusivamente a algunos de los distintos tipos de

resinas utilizables para fabricar Morteros Poliméricos sean las resinas fenolicas y

aminofenólicas (Gould, 1959; Vale, 1964), furánicas (Delmonte, 1969), las epoxis,

(ACI, 1968; Fernández Canovas, 1981), o sobre los poliésteres no saturados,

(Lawrence, 1960; Boening, 1967). “Galán Marín, Carmen. 2001 Caracterización de

un mortero polimérico con resina de polyester insaturado y árido de albero para su

aplicación en construcción. Tesis doctoral. Universidad de Sevilla. Sevilla- España”.

Actualmente, el resultado de un mejor conocimiento de los materiales

convencionales, permite que incluyamos otros nuevos materiales mediante

modificaciones de sus composiciones nuevos cementos de adición, cementos y

concretos con aditivos, vidrios compuestos y blindados, placas de yeso especialmente

endurecidas, maderas laminadas, ferrocementos, fibrocementos.

Por tanto, la evolución de las civilizaciones ha hecho que la industria de los

morteros, avance extraordinariamente, y actualmente se pueda proporcionar

cualquier tipo de mortero según las necesidades exigidas en la obra.

En la actualidad una de las tecnologías más modernas ha sido la creación del

Concreto traslucido, en 1999 de donde parten sus inicios, cuando el arquitecto Bill

27

Price elaboró junto a Rem Koolhaas, su primera muestra. Al año siguiente, Price

sometió estas muestras a diferentes pruebas de fuerzas y de resistencias a la

compresión y flexión; produciendo una serie de diagramas de estudio. A pesar de

contar con el apoyo de fabricantes, amigos y socios, Bill Price no publicó su

investigación. Aquellas causas están reservadas con él. En el año 2001, Durante sus

estudios de postgrado en Estocolmo, un joven arquitecto llamado Aron Losonczide

27 años, tuvo la idea de combinar un material constructivo tan conocido como es el

Concreto con un material que permita traspasar la luz. Creo la compañía LitraCon

(Light Transmitting Concrete) el cual fabrica concreto a base de fibra óptica siendo

este su principal agregado (ordenada reticularmente) a la mezcla original del

Concreto, con lo cual se lograba traspasar la luz de un lado a otro. Sus logros fueron,

permitir ver los reflejos de las siluetas de lado a lado, la resistencia y solidez del

concreto tradicional y un aprovechamiento de luz solar, podría reducir notablemente

el consumo eléctrico de los recintos. Entre sus desventajas las piezas más grandes

logradas mide 30 por 60 centímetros. También los altos costos en cuanto a materiales,

mano de obra, y fabricación. “Torres Urbina, Edgar 2011 Universidad de Cajamarca.

Perú URL: http://es.scribd.com/. (Consulta: Abril 18, 2013)”.

En 2005 Sergio Omar Galván y Joel Sosa, por aquel entonces aun estudiantes

de Ingeniería Civil en la Universidad Autónoma Metropolitana de México (UAM)

inventaron un aditivo para crear un concreto translucido. El aditivo ILUM se creó

para la producción de un concreto que permite el paso de la luz y mejora algunas

importantes características mecánicas. Resistencias a la compresión mucho mayor,

peso volumétrico hasta un 30% menor al de un concreto tradicional, nula absorción al

agua. Este revolucionario concreto tiene la capacidad de ser colado bajo el agua. Es

un concreto más estético que el convencional, permite el ahorro de materiales de

acabado, como yeso, pintura y posee la misma utilidad. “Torres Urbina, Edgar 2011

Universidad de Cajamarca. Perú URL: http://es.scribd.com/. (Consulta: Abril 18,

2013)”.

http://es.scribd.com/


28

Estas virtudes han hecho que tenga gran aceptación tanto en arquitectura

como en construcción. Dicho concreto adquiere 90 por ciento de su resistencia final

en menos de siete días, lo cual permitiría un ahorro significativo en la industria de la

construcción, pues el tiempo para levantar una edificación disminuiría casi 60 por

ciento. Otra de las ventajas que ofrece el uso de este concreto, además de lo estético,

es que permite un ahorro notable de luz eléctrica al facilitar el paso de 70 por ciento

de la luz natural, ofreciendo ventajas ambientales ya que reduce el uso de luz

artificial, lo que permitiría una disminución en las emisiones de gases de efecto

invernadero, sus alcances fueron de 10 a 15 veces más resistente,100% impermeable,

son más ligeros, permite el paso de 70% de la luz, Resiste el ataque de las sales,

Soporta altas temperaturas. Sus desventajas es 15% a 20 % más costoso, al ser un

concreto resistente su destrucción es muy difícil, esto aumenta los costos para su

demolición, como aún no se encuentra normado como concreto estructural, quiere

decir que no puede recibir cargas, su uso es exclusivo de manera arquitectónica a

pesar de sus ventajas físicas y químicas. “Torres Urbina, Edgar 2011 Universidad de

Cajamarca. Perú URL: http://es.scribd.com/. (Consulta: Abril 18, 2013)”.

Villasmil, (2005). UNIVERSIDAD DEL ZULIA. Trabajo Especial de

grado de maestría. Estudió el comportamiento de resinas epoxicas y acrílicas en la

reparación de estructuras de concreto reforzado. El objetivo principal de esta

investigación consistió en efectuar una caracterización y evaluación del

comportamiento de resinas poliméricas, empleadas para la reparación de concreto,

mediante técnica de Espectroscopia de infrarrojo, Microscopia electrónica de barrido,

Equivalente epoxico, Valor amínico del endurecedor, ensayos mecánicos entre otros.

Los resultados indicaron que la resina epoxicas mejoran las propiedades mecánicas de

los morteros. Además de tener una excelente adherencia al concreto endurecido, no

presentaron cambios significativos en el peso total, al someterlos a las pruebas de

absorción capilar. Esto permite deducir que poseen una alta resistencia a la

penetración de agua y bajo coeficiente de porosidad


29

Francisco G. (2005), Trabajo Especial de Grado. "Caracterización de

mezclas de residuos de poliestireno expandido (eps) conglomerados con yeso o

escayola, su uso en la construcción", el cual presentó para optar al título de Doctor

por la Universidad Politécnica de Cataluña, obtiene como conclusiones principales

que es factible la aplicación de fórmulas específicas para el desarrollo de materiales

compuestos con residuos molidos de EPS y otros materiales; y establece además la

posibilidad efectiva de la utilización en la construcción, de residuos de poliestireno

expandido y conglomerados, como el yeso o la escayola.

Suarez y Zambrano, (2010). UCLA. Trabajo especial de grado.

“Evaluación del efecto de la resina de silicona como adición en la mezcla de

concreto, tomando como base los siguientes estudios: físico-mecánicos, de

resistencia a la compresión, porosidad.” El análisis de resultados demostró que la

resina de silicona si llena los poros, esencialmente los de tipo capilar, sin embargo

para proporciones mayores e iguales al 20% disminuye significativamente la

resistencia del concreto.

Adriana Castellese Monzó. (2010-2011). Trabajo Especial de Grado. Universidad

Politécnica de Valencia “Hormigón de ultra-alta resistencia con resinas acrílicas.”

Sus conclusiones fueron que la incorporación de un polímero a la base cementante

del hormigón ultra resistente, si lo comparamos con un hormigón convencional,

ofrece unas mejoras en sus propiedades, como puede ser la resistencia a flexión

(puesto que las de compresión ya son muy elevadas), mayor resistencia al impacto y

la abrasión, reducida permeabilidad al agua, resistencia a sales disolventes y al

envejecimiento, en general, mayor resistencia a las condiciones ambientales

El contenido que se trata en esta investigación es bastante novedoso en

nuestro país y va a la vanguardia de las nuevas tecnología en cuanto a la

construcción, por lo cual no se han hecho suficientes estudios anteriores en la

Universidad ni en las empresas de construcción, además ésta investigación servirá a

los estudiantes de Ingeniería Civil para incursionar y realizar investigaciones

posteriores a este trabajo de investigación.

30

BASES TEORICAS

Para el estudio que se va a realizar es necesario conocer ciertos aspectos

técnicos que permitan comprender con mayor facilidad los aspectos que en este

trabajo se consideran. A continuación se hace referencia a algunos conceptos

referentes al tema; conviene puntualizar que el tema en estudio está vinculado con las

nuevas tecnologías de los materiales cuya realidad corresponde a la Ingeniería de

construcción y por tal es un campo de estudio que debe ser abordado por el

profesional de esta área del conocimiento. En correspondencia con el objetivo general

de la investigación, damos a conocer la documentación en cuanto a: definiciones

generales, clasificaciones, propiedades específicas entre otros.

DEFINICIONES

MORTEROS

Se definen como mezclas de uno o más conglomerantes orgánicos e

inorgánicos, áridos, agua y a veces adiciones y/o aditivos. Entendemos por mortero

fresco el que se encuentra completamente mezclado y listo para su uso.

También podríamos decir que el mortero es un material de construcción

constituido básicamente por una mezcla de cemento, agregado fino y eventualmente

otro material aglomerante (cal, yeso, etc.) que con adición de agua reacciona y

adquiere resistencia, también puede estar compuesto por aditivos que mejoren sus

propiedades tanto en estado fresco como endurecido. Al endurecer el mortero

presenta propiedades químicas, físicas y mecánicas similares a las del concreto y es

ampliamente utilizado para pegar piezas de mampostería en la construcción de

31

muros (llamándosele mortero de mampostería, de albañilería o de junta), o para

recubrirlos, en cuyo caso se le conoce como acabado. (Bastidas, M. 2006).

Contrariamente a otros materiales constructivos, el mortero tiene la

peculiaridad de ser empleado en muy distintas aplicaciones en edificación. Estas

posibilidades vienen determinadas por los siguientes factores:

- Adaptabilidad formal: el mortero se puede adaptar a cualquier superficie,

volumen, forma e intersticio.

- Facilidad de aplicación: a diferencia de otros materiales los morteros no

requieren sofisticación para su puesta en obra. Pueden ser aplicados manualmente o

por proyección.

- Prestaciones diseñables: el mortero ofrece la posibilidad de adaptar sus

propiedades a las exigencias que deseen conforme a la composición y dosificación

precisas.

Clasificación de los morteros, según norma ASTM C-270

En cada país la clasificación de morteros está hecha de acuerdo a propiedades

específicas de resistencia a compresión, de acuerdo con las características de los

materiales utilizados en su preparación.

La norma ASTM C-270 (Standard specification formansory mortar),

clasifica a los morteros de acuerdo a cuatro tipos cuyo nombre se deriva de las

palabras inglesas "Mason Work", designándolos como M, S, N, O y K. El tipo K se

eliminó, dejando los tipos M, S, N y O solamente. Estos pueden ser especificados por

proporción o por propiedades, pero no por ambos casos. La especificación por

proporción rige siempre que se hace referencia a la norma ASTM C-270 y no se

menciona un método específico.

32

La clasificación del tipo de mortero bajo la especificación de propiedades

depende de la resistencia a la compresión, la retención de agua y el contenido de

aire. Estos requisitos son para especímenes de laboratorio solamente y no para

morteros mezclados en obra. Las proporciones de cemento, cal y arena

establecidas en el laboratorio para cumplir la norma ASTM C-270 deben ser

empleadas al mezclar el mortero en obra. Se asume que las proporciones

establecidas en el laboratorio darán un comportamiento satisfactorio en obra.

El mortero especificado por proporción debe cumplir con las masas de los

materiales mencionados en la norma ASTM C-270. La relación entre la cantidad

de material cementante y los agregados es generalmente menor usando la

especificación por propiedades que usando la de proporción. Los diseñadores

tienden a usar más la especificación por propiedades porque el mortero

generalmente resulta ser más barato. En la tabla N° 1 se muestra la especificación

de los morteros por propiedades, en la N° 2 se muestra las especificaciones de los

morteros por proporciones y en la tabla N° 3 la masa de los materiales del

mortero:

33

ESPECIFICACIÓN DE LOS MORTEROS POR PROPIEDADES

TABLA N° 1 ASTM C-270

34

ESPECIFICACIÓN DE LOS MORTEROS POR PROPORCIONES

TABLA N°2 ASTM C-270

35

MASA DE LOS MATERIALES DEL MORTERO


Selección del tipo de mortero según su uso (Norma ASTM C-270).

No existe un solo tipo de mortero que sea aplicable con éxito a todo trabajo.

El variar las proporciones mejora algunas propiedades a expensas de otras. El

ingeniero o arquitecto deberá especificar el mortero que mejor se ajuste a los

requisitos de la obra, una regla práctica es usar el mortero con la resistencia más baja

que se ajuste a los requisitos del trabajo, hay un tipo óptimo para cada aplicación o

uso.

El tipo M: es una mezcla de alta resistencia que ofrece más durabilidad que

otros morteros, se utiliza en mampostería reforzada o sin refuerzo sujeta a grandes

cargas de compresión, acción severa de congelación, altas cargas laterales de tierra,

vientos fuertes o temblores. Debido a su durabilidad superior, el tipo M debe usarse

en estructuras en contacto con el suelo tales como cimentaciones, muros de

contención, aceras, tuberías de agua servidas y pozos.

36

El tipo S: alcanza alta resistencia de adherencia, la más alta que un mortero

puede alcanzar, se utiliza para estructuras sujetas a cargas compresivas normales, que

a la vez requieren alta resistencia de adherencia, también se utiliza donde el mortero

es el único agente de adherencia con la pared, como en el caso de revestimientos o

para pegar baldosas de barro cocido.

El tipo N: es un mortero de propósito general a ser utilizado en estructuras de

mampostería sobre el nivel del suelo. Es bueno para paredes internas y divisiones.

Este mortero de mediana resistencia representa la mejor combinación de resistencia,

trabajabilidad y economía.

El tipo O: es un mortero de baja resistencia y mucha cal, se debe utilizar en

paredes, divisiones sin carga, y para el revestimiento exterior que no se congela

cuando está húmedo. El mortero tipo O se usa a menudo en residencias de uno y dos

pisos. Es el favorito de los albañiles porque tiene excelente trabajabilidad y bajo

costo.

“American Society for Testing and Materials, ASTM C- 270. Tomo 4.01)

En la tabla N° 4 se muestra la guía para seleccionar morteros de mampostería.

37

Guía para seleccionar morteros de mampostería


Morteros utilizados en Venezuela

Actualmente en la construcción con unidades de mampostería es una de las

más populares; a pesar de que el mortero conforma aproximadamente un 15% del

volumen total de un muro, es un componente básico para determinar la resistencia a

compresión; ya que se diseñan para soportar este tipo de esfuerzos. En los muros de

mampostería también se inducen esfuerzos combinados de flexo-compresión y de

corte debido a fuerzas de viento o sismo (frecuentes en nuestro medio), cuando estos

38

tienen lugar en la mampostería el mortero juega un papel crucial pues es el encargado

de que las unidades trabajen como un elemento estructural monolítico, es por ello que

debe prestarse cuidado en la elaboración del mismo.

Elaborados en obra

El mortero fabricado in-situ es más propenso a variaciones en su

dosificación, estas afectan la productividad del albañil y la resistencia del mortero,

las proporciones más utilizadas en varían entre 1:1/8:2 a 1:1:7 (cemento: cal: arena).

Pre-mezclados

Este mortero es producido por algunas empresas que fabrican concreto

premezclado, los requerimientos de trabajabilidad, contenido de aire, retención de

agua y resistencia a la compresión se solicitan de acuerdo al tipo de mortero según la

clasificación presentada en la norma

Pre-dosificados

Estos se diferencian de los anteriores debido a que vienen en sacos, tienen la

ventaja de ahorrar tiempo en la mezcla homogénea de los agregados y los materiales

aglomerantes, en otros casos los materiales vienen en forma separada; debiendo

mezclarse en seco y luego verterse el agua.

En nuestro medio se pueden encontrar para diferentes usos, la mayoría de

fabricantes han adoptado la norma ASTM C-270 para clasificarlos, en la mayoría de

los casos los fabricantes indican la cantidad de agua necesaria para obtener

trabajabilidad, rendimiento y resistencia deseados. “Agreda Luis y Magin Keiner,

2012 UNIVERSIDAD DE ORIENTE URL: http:// www.civilgeeks.com. (Consulta:

Noviembre 2012)”.


39

PROPIEDADES DE LOS MORTEROS

EN ESTADO FRESCO

Las propiedades relativas al estado fresco se relacionan con la puesta en obra

e influirán principalmente en el rendimiento y la calidad de la ejecución. Los

requisitos derivados, por tanto, responden a las exigencias del constructor y

operarios.

Las propiedades del estado fresco son determinante, pues influirán en gran

medida en las prestaciones finales que ofrecerá el mortero. A continuación se

definen:

TRABAJABILIDAD

Este concepto es fundamental en la etapa en que el mortero se mantiene en

estado plástico, puesto que condiciona sus características en dicha etapa, la que a su

vez corresponde a la de su empleo en obra. Es una característica que contribuye a

evitar la segregación y facilitar el manejo previo durante la colocación de la mezcla.

Para que la mezcla pueda colocarse fácilmente en las formas y se obtenga un

vaciado compacto y denso, es necesario que sea suficientemente plástico (Porrero, J.

2004). Cabe mencionar que la trabajabilidad influye definitivamente en el elemento

terminado, pues de este depende también la compactación y por ende la densidad del

mortero fraguado, a mayor compactación tendrá mayor densidad y por consiguiente

mayor resistencia en el mortero.

Es la propiedad más importante del mortero en estado fresco, en virtud de la

influencia que ella ejerce sobre otras propiedades del mismo, se define como el grado

de fluidez del mortero fresco que depende fundamentalmente de la fase líquida,

contenido y características de los componentes sólidos. Se considera que las

propiedades que son afectadas por la trabajabilidad son la consistencia, fluidez,

40

capacidad de retención de agua y tiempo de fraguado. “ URL: http://

www.civilgeeks.com. (Consulta: diciembre 2012)”.

La trabajabilidad es una característica definida por el albañil, un mortero

trabajable debe extenderse con facilidad sobre las unidades de mampostería,

adherirse a las superficies verticales, introducirse fácilmente en las juntas, soportar la

presión aplicada por el albañil para producir el alineamiento de las unidades y

permitir la colocación de éstas sin que ocurran modificaciones posteriores debido a

su peso propio. Para su determinación en laboratorio se siguen los procedimientos y

especificaciones indicados en la normas COVENIN 339 y ASTM C-1437

(Specification for flowtablefor use in test of hydraulic cement). El procedimiento

para evaluar la trabajabilidad en campo se describe en la norma ASTM C-780 (Test

method forpreconstruction and construction evaluation of mortarsforplain and

reinforcedunitmansory).

Dentro de los principales factores que pueden afectar la trabajabilidad del

mortero, destacan los siguientes: características de la arena (granulometría y forma de

las partículas), contenido de cemento utilizado, contenido de cal utilizado, cantidad de

aire en la mezcla, cantidad de agua adicionada a la mezcla, uso de aditivos, intensidad

y tiempo de mezclado.

LA SEGREGACIÓN

Es la separación de los componentes del mortero, lo que origina morteros

disgregados. Se evita añadiendo agua en exceso y utilizando arenas con tamaños no

muy grandes “Porrero S, Joaquín 2009, Manual del concreto estructural. Editorial

Sidetur”.

Esta propiedad se define como la separación de los ingredientes constituyentes

del mortero fresco, dejando de ser una masa uniforme, las causas que la producen son


41

básicamente los diferentes tamaños de los agregados. Para evitar esto, el mortero

debe ser cohesivo, uniforme y de consistencia plástica, también se debe tener una

granulometría de los agregados, tener un cuidadoso manipulación del mortero,

además de evitar un exceso de vibrado ya que puede producir segregación. “URL:

http:// www.civilgeeks.com. (Consulta: Noviembre 2012)”.

CONSISTENCIA

La consistencia de un mortero define la manejabilidad o trabajabilidad del

mismo. En algunas literaturas se le llama plasticidad pero ésta es un grado de

consistencia como veremos. La consistencia se puede conseguir en obra mediante la

adición de componentes que pueden variar según la granulometría del agregado y de

las condiciones ambientales. “Porrero S, Joaquín 2009, Manual del concreto


El grado de consistencia se puede esquematizar de la siguiente manera:

SECA

SEMI-SECA

PLASTICA

FLUIDA

FIGURA N° 1 ESQUEMA DE GRADO DE CONSISTENCIA DEL

MORTERO (PORRERO Y OTROS 1996)

El término de consistencia corresponde a la mezcla plástica es decir una

consistencia que no es ni seca, ni fluida, presenta buena cohesión, una masa uniforme,


42

sin segregación, existe la suficiente cantidad de pasta para recubrir todas las

partículas de los agregados, dando como resultado una masa homogénea que se

asienta uniformemente y que no se note la arena. La consistencia está de acuerdo con

el tipo de obra que se vaya a trabajar.

RETENCIÓN DE AGUA

Es la propiedad que tienen los morteros para mantener la trabajabilidad cuando

están en contacto con piezas absorbentes, evitando que pierda el agua de forma

rápida, lo que además podría dar problemas en el fraguado del cemento pudiéndose

producir el afogarado del mismo. “Porrero S, Joaquín 2009, Manual del concreto


La retención adquiere mayor importancia cuando las unidades de albañilería

utilizadas presentan una alta absorción, afectando la adherencia mortero-unidad.

La especificación de retención mínima que debe presentar un mortero de

levantado se establece en la norma ASTM C-1506, (Standard test methodfor wáter

retention of hydrtauliccement-basedmortars and plasters), la cual permite una

retención mínima entre el 72 y 88%.

ADHERENCIA

La adherencia (adhesión si atendemos a su fundamento físico) se considera

tanto en el mortero fresco como en el endurecido, aunque por distintas causas.

Consiste en la capacidad del mortero para absorber tensiones normales o tangenciales

a la superficie de la interface mortero-base. Se refiere, por tanto, a la resistencia a la

separación del mortero sobre su soporte.

43

La adherencia del mortero fresco es debida a las propiedades reológicas de la

pasta del conglomerante, donde la tensión superficial de la masa del mortero fresco es

el factor clave para desarrollar este tipo de característica.

La adherencia, antes de que el mortero endurezca, se incrementa cuanto mayor

es la proporción del conglomerante o la cantidad de finos arcillosos. Sin embargo, el

exceso de estos componentes puede perjudicar otras propiedades. (Maldonado, B.

1968).

PLASTICIDAD

Es la propiedad que define la trabajabilidad del mortero. Depende de la

consistencia de la granulometría de la arena y de la cantidad de finos que contenga la

misma. Se puede mejorar con el uso de aditivos plastificantes o aireantes. Los

morteros en los que se utiliza cal, mejoran notablemente la plasticidad, ya que

aumenta el número de finos actuando como lubricante “Porrero S, Joaquín 2009,

Manual del concreto estructural. Editorial Sidetur”.

CONTENIDO DE AIRE

El aire incluido en un mortero, puede producirse por efectos mecánicos o por

medio de la aplicación de aditivos incorporadores de aire. A medida que aumenta el

contenido en aire (12-18% según ASTM C-270), mejora la trabajabilidad y la

resistencia a los ciclos hielo-deshielo, de forma contraria, disminuye la resistencia

mecánica, la adherencia y la impermeabilidad. Existen varios antecedentes para

probar que la adherencia disminuye cuando aumenta el contenido de aire.

(Maldonado, B. 1968).

44

EN ESTADO ENDURECIDO

Las propiedades en estado endurecido son estipuladas por las prescripciones del

proyecto y por el cumplimiento de las exigencias normativas y reglamentarias. Por

consiguientes estas propiedades competen fundamentalmente a la figura del

arquitecto o ingeniero proyectista.

En esta etapa, las propiedades de los morteros evolucionan con el tiempo, en

una forma que depende de las características y proporciones de los materiales

componentes y de las condiciones ambientales a que estará expuesto durante su vida

útil (Bastidas, M. 2006). Se definen a continuación:

PERMEABILIDAD

Es una propiedad mediante la cual un líquido puede filtrarse y atravesar al

mortero, esta permeabilidad puede reducirse si se aumenta la consistencia del mismo.

“URL: http:// www.civilgeeks.com. (Consulta: Noviembre 2012)”.

Mediante ensayos de porosidad se ha comprobado que al aumentar la edad del

mortero, la impermeabilidad aumenta expresándose esta permeabilidad como la

cantidad de agua que atraviesa al mortero en un tiempo y presión determinados. En

particular, los materiales componentes y las condiciones de curado influyen en la

permeabilidad.

La permeabilidad del mortero permite paso de agua o de otro fluido, a través

de su estructura interna. El agua puede incorporarse en la masa del mortero, y en

general en el conjunto mortero unidad, por medio de dos mecanismos o procesos

diferentes: presión hidrostática y capilaridad.

Sin embargo, en la gran mayoría de los casos el mortero (en su estructura) es

prácticamente impermeable en comparación con la permeabilidad que se produce en

algunos tipos de unidades y en la interface de éstas con el mortero. Por lo tanto, esta

propiedad debe estudiarse y analizarse para el conjunto mortero-unidad.


45

POROSIDAD

Se denomina porosidad a los huecos o vacíos de un mortero que pueden ser

ocupados por un líquido que logre penetrarlo, sea por capilaridad o por presión. Así

un mortero hecho con arena fina es muy poroso y al mismo tiempo poco permeable.

En los morteros, la porosidad se expresa por la relación entre el volumen de

huecos y el volumen total, así como lo indica la Ec. 1.

𝑛 =𝑉𝑡−𝑉𝑛

𝑉𝑡 (Ec. 1)

N= porosidad

Vn=volumen de huecos

Vt= volumen total

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN

Se puede definir como la máxima resistencia medida de un espécimen de

concreto o de mortero a carga axial. Generalmente se expresa en kilogramos por

centímetro cuadrado (Kg/cm2) a una edad de 28 días se le designe con el símbolo f’c.

“Porrero S, Joaquín 2009, Manual del concreto estructural. Editorial Sidetur”.

Para determinar la resistencia a la compresión, se realizan pruebas especímenes

de mortero o de concreto; en Venezuela, a menos de que se especifique de otra

manera, los ensayos a compresión de mortero se realizan sobre cubos de 5 cm.

La naturaleza y dosificación del conglomerante influirá en la resistencia a la

compresión de los morteros. En la mayoría de los casos, los esfuerzos dominantes

46

que actúan sobre el elemento son los de compresión, presenta también resistencia a

los esfuerzos de tensión y corte, pero la magnitud en que podrá resistir es mucho

mejor aunque no despreciable.

La resistencia a la compresión generalmente se usa como el principal criterio

para seleccionar el tipo de mortero a utilizar en una estructura de mampostería, ya

que es fácil de medir y puede relacionarse con otras propiedades como la adherencia

y en forma relativa con la durabilidad. Aunque la resistencia a la compresión de los

muros puede incrementarse utilizando un mortero más resistente, el aumento no es

proporcional a la resistencia a la compresión del mortero, (aumenta sólo10% cuando

la resistencia del mortero aumenta en un 130%).

RESISTENCIA A LA TRACCIÓN

Nos proporciona información sobre la dificultad que oponen las partículas a

separarse. Como en el resto de este tipo de materiales la resistencia a tracción es baja,

por lo que debe asegurarse que el material no estará expuesto a estas solicitaciones.

Aunque la resistencia a la tensión del mortero es baja, es necesario conocerla debido a

que en muchas situaciones la mampostería se ve sometida a tensiones diagonales y

combinaciones de esfuerzos. Estas situaciones se pueden producir por efectos

sísmicos, hundimientos diferenciales o bajo la acción de cargas gravitacionales. La

resistencia a la tensión es proporcional a la resistencia a la compresión del mortero, el

valor de esta se encuentra entre el 8 y 12% de la resistencia a compresión.

(Maldonado, B. 1968).

RESISTENCIA A FLEXIÓN

Es una medida de la resistencia a la tracción del concreto o del mortero. Es una

medida de la resistencia a la falla por momento de una viga o losa de concreto o

mortero no reforzada. Se mide mediante la aplicación de cargas a vigas de mortero de

40 x 40 x160 mm de sección transversal y luz.

47

La resistencia a la flexión se expresa como el Módulo de Rotura (MR), para un

concreto de peso normal se aproxima a menudo de1.99 a 2.65 veces el valor de la raíz

cuadrada de la resistencia a la compresión, esto quiere decir que es cerca del 10% al

20% de la resistencia a compresión, en dependencia del tipo, dimensiones y volumen

del agregado utilizado, sin embargo, la mejor correlación para los materiales

específicos es obtenida mediante ensayos de laboratorio para los materiales dados y el

diseño de la mezcla.

El Módulo de Rotura determinado por la viga cargada en los puntos tercios es

más bajo que el módulo de rotura determinado por la viga cargada en el punto medio,

en algunas ocasiones tanto como en un 15%.

La resistencia a la flexión no es un parámetro determinante en el diseño de la

mampostería debido a que el mortero es un material frágil cuyo módulo de ruptura al

compararlo con la resistencia a compresión es muy bajo, sin embargo en la mayoría

de los casos el mortero sirve como elemento de unión entre las unidades de

mampostería, haciendo que estas actúen como si fueran un elemento estructural

monolítico soportando combinaciones de esfuerzos. (Maldonado, B. 1968).

A través de la realización de ensayos se ha observado que un mortero de

cemento y cal presenta mayor módulo de ruptura que uno de cemento, esto se debe a

que la cal da al mortero menor rigidez haciendo que se adapte mejor a los

movimientos de las paredes de mampostería.

ADHERENCIA

Es la propiedad más importante del mortero de albañilería en estado

endurecido, es también la más inconstante e impredecible. El mortero tiene que

desarrollar suficiente adherencia con las unidades de mampostería para resistir los

esfuerzos de tracción producidos por: las cargas de la estructura, del terreno, sísmicas

y del viento; los cambios de volumen de las unidades y los cambios de temperatura.

48

Esta propiedad depende principalmente de los siguientes factores:

• Interacción hídrica en el mortero.

• Trabajabilidad del mortero.

• Retención de agua del mortero.

• Componentes del mortero

• Características de las unidades

• Calidad del proceso constructivo

• Condiciones de curado

• Durabilidad

“Rodríguez Mora, O. 2003, Moteros guía general de la asociación internacional de

fabricantes de morteros.”

VARIACIONES DE VOLUMEN (RETRACCIÓN)

Fenómeno de encogimiento o disminución de volumen que sufre el material

con el tiempo, debido principalmente a la pérdida parcial de agua en las primeras

horas y puede producir grietas en el material. La retracción depende de numerosos

factores tales como la geometría de las piezas, condiciones atmosféricas, humedad,

temperatura tanto del ambiente como del mortero y de la proporción de los

componentes de la mezcla. “Porrero S, Joaquín 2009, Manual del concreto


El mortero experimenta variaciones de volumen, dilataciones o contracciones,

durante toda su vida útil por causas físico-químicas. El tipo y magnitud de las

variaciones está afectado por las condiciones ambientales. Se pueden distinguir tres

tipos de variaciones de volumen que afectan al mortero:

• Retracción hidráulica, la cual se deriva de las condiciones de humedad

• Retracción térmica, la cual tiene por causa la temperatura

• Retracción, originada por la composición atmosférica (especialmente el

anhídrido carbónico).

49

La retracción se debe principalmente a reacciones químicas de hidratación de la pasta,

sobretodo en pastas puras con una alta relación agua/cemento. “Rodríguez Mora, O.

2003, Moteros guía general de la asociación internacional de fabricantes de

morteros.”

DURABILIDAD

El mortero debe ser capaz de resistir la intemperie, acción de productos

químicos y desgaste, a los cuales estará sometido en el servicio. Gran parte de los

daños por intemperie sufridos por el mortero pueden atribuirse a los siclos de frio y

calor a los que está sometido por el ambiente.

Esta propiedad se refiere a la capacidad que tiene el mortero de mantener

substancialmente sus características originales que permiten su uso, como son su

apariencia original, su resistencia y solidez, principalmente frente a la acción del

intemperismo. Los principales factores que influyen en la durabilidad son:

• Eflorescencias.

• Efecto de la congelación.

• Permeabilidad.

Los morteros de alta resistencia a la compresión por lo general tienen buena

durabilidad. “Rodríguez Mora, O. 2003, Moteros guía general de la asociación

internacional de fabricantes de morteros.”

DENSIDAD O PESO UNITARIO

La densidad del mortero dependerá fundamentalmente de la que tengan sus

componentes: arenas, adiciones, etc. También es determinante la granulometría y

volumen que estos ocupen en su dosificación. El término densidad significa la

relación existente entre la masa de una cantidad dada de mortero y el volumen

50

absoluto que ocupa dicha masa, este es un parámetro fundamental para obtener el

contenido de aire atrapado en el mortero.

Por lo general la densidad o masa unitaria de un material es un indicador de la

resistencia del mismo, si se tiene un mortero muy denso es probable que su

resistencia sea alta; siendo lo contrario para morteros menos densos.

Se considera que un mortero es ligero, según la norma europea, cuando su densidades

igual o menor que 1.300 kg/m3. “Rodríguez Mora, O. 2003, Moteros guía general de

la asociación internacional de fabricantes de morteros.”

CALIDAD EN LOS MORTEROS

La industria de la construcción, al igual que todas las actividades productivas,

ha reconocido la importancia de aplicar los criterios y prácticas del control de calidad,

tanto en beneficio del usuario de la obra como del constructor de la misma. La

calidad de los morteros va a depender de la calidad de sus componentes, de la calidad

de su diseño de mezcla y su posterior preparación y manejo, de los cuidados de uso y

mantenimiento, y del grado de satisfacción de las exigencias de su uso. Se mide la

calidad del material con los ensayos previos sobre los componentes, con las

observaciones y pruebas del mortero fresco, y con los ensayos sobre el mortero

endurecido, bien en el laboratorio o en la propia obra.

El análisis, conservación y empleo de los registros de todos los ensayos y

observaciones dice mucho de la calidad profesional de quienes han intervenido en la

ejecución de una obra. Este factor importante va a depender de la calidad de sus

componentes y del diseño de mezcla según sea la exigencia de uso, dichos

componentes.

51

MORTERO TRADICIONAL O MORTERO CONVENCIONAL.

Es una mezcla de conglomerantes inorgánicos como el cemento portland, áridos y

agua, y posibles aditivos y adiciones. Los morteros pobres o ásperos, son aquellos que tienen

poca cantidad de cemento, siendo muy difíciles de trabajar. Por otro lado, los morteros que tienen

gran cantidad de cemento se retraen y producen fisuras, además de ser de mayor costo. Estos

factores hacen necesario buscar una dosificación adecuada. La falta de trabajabilidad de los

morteros puede corregirse añadiendo aditivos que sean plastificantes. También pueden mejorarse

con la adición de otro tipo de materiales más corrientes, como es el caso de la cal, o modificando la

dosificación del mortero.Generalmente se utiliza para obras de albañilería, como material

de agarre, revestimiento de paredes. (Calvo 2001).

COMPONENTES DEL MORTERO TRADICIONAL.

Para la elaboración de la mezcla del mortero tradicional es necesaria la

conjugación en ciertas proporciones de los elementos definidos a continuación:

CEMENTO: es un material con propiedades adhesivas y cohesivas las cuales

le dan la capacidad de aglutinar otros materiales para formar un todo, sólido y

compacto. (Gallo, 1999 en Bastidas, M. 2006). Cuando se habla del cemento

implícitamente se alude al cemento Portland o cemento sobre la base de Portland, ya

que son los productos aglomerantes que se usan casi exclusivamente con fines

estructurales. El cemento se obtiene a partir de materias primas abundantes en la

naturaleza. Su elaboración se realiza en plantas industriales de gran capacidad, en

donde debe ser controlado estrictamente, lo que redunda en su calidad y en la

confiabilidad que sobre él pueda tener el usuario. El cemento Portland o cemento

simplemente, es una especie de cal hidráulica perfeccionada. Se produce haciendo

que se combinen químicamente unas materias de carácter acido (sílice y alúmina

principalmente) provenientes de las arcillas, con otras de carácter básico

(primordialmente cal) aportadas por las calizas. Esta reacción tiene lugar entre las

52

materias primas, finamente molidas, calentadas en hornos a temperaturas de semi

fusión. “Porrero S, Joaquín 2009, Manual del concreto estructural. Editorial Sidetur”.

AGREGADOS: Se utiliza el agregado fino o arena tal como se encuentra en la

naturaleza o proveniente de la trituración de las rocas. Una arena graduada dentro de

los límites granulométricos dará como resultado una masa densa de agregados,

requiriendo una mínima cantidad de materiales cementantes para una resistencia

dada. Al mismo tiempo los agregados deben tener preferentemente forma

redondeada, pues estas producen mayor trabajabilidad. En las normas ASTM C-144

(Standard Specification for Aggregate for Masonry Mortar) y COVENIN254, 255 y

277 (Agregados o áridos, especificaciones de los agregados para morteros de

albañilería).

La resistencia y trabajabilidad del mortero es incrementada con el uso de arena

bien gradada, partículas muy grandes, pueden causar concentración de esfuerzos. Otra

definición podría ser las arenas de río o procesada, incluso mezclas de ambas. La

arena debe carecer de materias orgánicas que alteren las propiedades del mortero. En

estado natural, o después de lavadas deberán cumplir las siguientes condiciones: la

forma de sus granos será redonda o poliédrica, rechazándose las arenas cuyos granos

tengan forma de laja o aplanadas, se limitara en contenido en finos, el contenido total

de materias perjudiciales no será mayor al 2%. “Porrero S, Joaquín 2009, Manual del

concreto estructural. Editorial Sidetur”.

En la figura N° 2 se puede observar cómo queda el agregado con el cemento

53

FIGURA N° 2 ARENA EN EL MORTERO (PORRERO J. 2004)

La resistencia del mortero depende en gran medida de la distribución

granulométrica de la arena, debiendo utilizar arenas que presenten la mayor

compacidad posible, es decir, que los huecos que dejen los granos mayores, se

rellenen con los granos inferiores y así sucesivamente.

Los agregados que forman parte del mortero son materiales granulares

inorgánicos de tamaño variable. Su naturaleza se define como inerte ya que por sí

solos no deben actuar químicamente con los componentes del conglomerante, sin

embargo, sí influyen de forma determinante en las propiedades físicas del mortero, al

unirse con el conglomerante.

TIPOS DE AGREGADOS: Según su procedencia y método de obtención,

los agregados pueden clasificarse en:

54

a) Aquellos extraídos de barras o bancos de ríos, formados por sedimentación al

disminuir la velocidad de la corriente.

b) Los que se obtienen de mantos y depósitos residuales formados por la

desintegración de rocas son llamados Arena de "peña" o de "mina”.

Los agregados naturales usados son la arena y la grava. Estos materiales

están compuestos por granos de distinto tamaño, independiente de su forma,

uniformidad y composición mineralógica. “URL:http:// www.Arqhys.com.

(Consulta: Noviembre 2012)

Dentro de los agregados finos naturales que existen en Venezuela se tienen la

arena amarilla, arena de río y arena triturada.

AGREGADOS NATURALES: son los procedentes de yacimientos

minerales obtenidos sólo por procedimientos mecánicos. Están constituidos por dos

grandes grupos:

-Agregados granulares: se obtienen básicamente de graveras que explotan

depósitos granulares. Estos agregados se usan después de haber sufrido un lavado y

clasificación. Tienen forma redondeada, con superficies lisas y sin aristas, y se les

denomina “áridos rodados”, son principalmente áridos de naturaleza silícea.

-Agregados de machaqueo: Se producen en canteras tras arrancar los

materiales de los macizos rocosos y someterlos posteriormente a trituración, molienda

y clasificación. Presentan superficies rocosas y aristas vivas. Son principalmente

áridos de naturaleza caliza, aunque también pueden ser de naturaleza silícea. . Los

agregados triturados o de cantera, proceden de la trituración de formaciones rocosas

adecuadas. Este tipo de agregado procede de rocas duras, tenaces, resistentes,

durables y que no tengan elementos minerales que reaccionen con el cemento. Entre

las principales rocas empleadas para trituración tenemos las siguientes:


55

a) Volcánicas e ígneas, ya sean intrusivas o extrusivas: riolitas, andesitas,

basaltos, granitos, etc.

b) Sedimentarias: calizas, dolomitas.

c) Las metamórficas: el gneis, los esquistos, pizarra, mármol, etc.

AGREGADOS ARTIFICIALES: están constituidos por subproductos o

residuos de procesos industriales, resultantes de un proceso que comprende una

modificación térmica u otras. Son las escorias siderúrgicas, cenizas volantes de la

combustión del carbón, filleres, etc.

AGREGADOS RECICLADOS: resultan de un tratamiento del material

inorgánico que se ha utilizado previamente en la construcción, por ejemplo, los

procedentes del derribo de edificaciones, estructuras firmes, etc.

Aunque las arenas no toman parte activa en el fraguado y endurecimiento del

mortero, desempeñan un papel técnico muy importante en las características de este

material, porque conforman la mayor parte del volumen total del mortero. Por ello,

podríamos decir que la arena es de gran importancia en el mortero, es por ello que se

deben conocer algunas características tanto físicas como químicas.

PROPIEDADES DE LOS AGREGADOS:

-Tamaño del agregado: estos se dividen en arenas (agregado fino) y gravas

(agregado grueso). La diferencia entre unos y otras esta únicamente en su tamaño. Se

denomina arena al material granular que pasa por un tamiz de 4mm de luz de malla.

Grava es el material granular que queda retenido en dicho tamiz.

-Granulometría: se entiende por granulometría la composición del material

en cuanto a la distribución del tamaño de los granos que la integran. Esta

56

característica decide, de manera muy importante la calidad del material para su uso

como componente del concreto.

La arena se suele considerar como una única fracción en su influencia sobre la

plasticidad del concreto que la granulometría del agregado grueso. Para el agregado

grueso la situación es más compleja, ya que es necesario considerar varias fracciones

y los criterios para ello pueden ser diferentes, no solo en los tamaños que se agrupan

como fracción, sino además en el concepto de las mismas.

La finalidad principal de una granulometría adecuada, es obtener mezclas

trabajables y con pocos espacios entre los granos para que se requiera poca pasta.

Estas características son desde cierto punto, opuestas; así un agregado formado por

granos que fueran cubos perfectos y de igual tamaño, podría acomodarse sin requerir

prácticamente pasta y sin tener retracción, pero no sería trabajable.

Las granulometrías que cumplen los requisitos normativos señalados,

mantienen una secuencia sucesiva de tamaños (salvo excepciones muy especiales),

desde el grano más grueso de la piedra hasta el más fino de la arena, que viene a ser

contiguo con el de las partículas más gruesas del cemento. Este tipo de granulometría,

donde todos los cedazos tienen fracciones retenidas, con más del 1% del peso del

material, son llamadas “granulometrías continuas”, preferidas porque suelen producir

concretos más trabajables y con buenas resistencias mecánicas. Las granulometrías

que no tienen retenidos en uno o varios cedazos son llamadas “discontinuas” y si bien

pueden producir buenos concretos, tienen el riesgo de propender a la segregación y a

dificultar la trabajabilidad.

La granulometría idónea de un mortero depende de las exigencias que se

requieran y de su aplicación específica, obtenerla requiere de precisión y control lo

que no es fácil de aplicar.

-Segregación: Cuando se manejan agregados en los cuales hay presencia de

granos con tamaños muy diferentes, pueden presentarse tendencia a su separación,

57

dando lugar a lo que se denomina segregación del agregado la cual, a su vez, generara

concretos de calidad heterogénea y dudosa.

-Módulo de finura: Se denomina módulo de finura de las arenas a un

parámetro que se obtiene sumando los porcentajes retenidos acumulados en los

cedazos de la serie normativa y dividiendo la suma entre 100. En cierto modo este

valor es representativo de la finura de la arena; se considera que el módulo de finura

adecuado de una arena para producir concreto dentro de una granulometría aceptable,

debe estar entre 2.3 y 3.1 donde un menor valor de 2.0 indica una arena fina, 2.5 una

arena media y más de 3.0 una arena gruesa. En el caso de morteros el módulo de

finura nos da una idea del tamaño medio del agregado empleado. Pueden existir

infinidad de agregados con el mismo módulo de finura, que tengan granulometrías

diferentes. No obstante, resulta adecuado conocer su valor debido a que todas las

mezclas de agregados que poseen el mismo modulo para producir morteros de la

misma trabajabilidad y resistencia. (Gallo, 1999 en Bastidas, M. 2006).

-Ultrafinos: Se consideran como tales las partículas de agregado de menor

tamaño, principalmente las menores de 74 micras (cedazo #200) pero a veces también

las menores de 149 micras (cedazo #100), o las de 297 micras (cedazo #50).

-Humedad: Debe controlarse el grado de humedad de los agregados que van

a emplearse en la fabricación del mortero, dado que el contenido de humedad

existente en estos componentes puede alterar alguna propiedad de la mezcla.

AGUA: Es imprescindible en las etapas de la elaboración del mortero:

mezclado, fraguado y curado. El agua de mezclado ocupa normalmente entre 15% y

20% del volumen de mortero fresco y, conjuntamente con el cemento, forman un

producto coherente, pastoso y manejable, que lubrica y adhiere al agregado.

Simultáneamente esta agua reacciona químicamente con el cemento, hidratándolo y

produciendo el fraguado en su acepción más amplia, desde el estado plástico inicial,

pasando por lo que llamamos endurecimiento, hasta el desarrollo de resistencias a

largo plazo. Por otra parte, el agua de curado es necesaria para reponer la humedad

58

que se pierde por evaporación luego que el mortero ha sido colocado, compactado y

alisado en su superficie.

Tanto el agua de mezclado como el agua de curado deben estar libres de

contaminantes que puedan perjudicar el fraguado o que reaccionen negativamente, en

estado fresco o en estado endurecido (Bastidas, M. 2006).

Casi cualquier agua natural que sea potable y que no tenga un sabor u olor

pronunciado se puede utilizar para producir mortero o concreto. Sin embargo algunas

aguas no potables pueden ser adecuadas para este uso, si se tienen dudas del agua a

ser utilizada; se pueden fabricar cubos de mortero de acuerdo con la norma ASTM C-

109 (Standard test method for compressiv estrength of hydraulic cement

mortarsusing cube specimens), además de realizar los ensayos ASTM C-191

(Standard test method for time of setting of hydraulic cement by Vicatneedle) para

asegurar que las impurezas en el agua no afecten el tiempo de fraguado del cemento

acortándolo o prolongándolo. El agua cumplirá con lo establecido en la Norma

COVENIN 2385 "Concreto y mortero. Agua de mezclado. Requisitos"

“Porrero S, Joaquín 2009, Manual del concreto estructural. Editorial Sidetur”.

AGUA EVAPORABLE: el agua restante que existe en la pasta, es agua que

puede evaporarse a 0% de humedad relativa del ambiente y 110° C de temperatura,

pero no se encuentra libre en su totalidad. La pasta de cemento cuya característica

sobresaliente es un enorme desarrollo. (Gallo, 1999 en Bastidas, M. 2006).

MORTERO COMPUESTO.

Es un material elaborado a partir de materiales de concepción y fabricación

reciente, que se denominan así por estar constituido por más de un componente,

59

incluyendo una matriz homogénea de origen sintético que engloba uno o varios

materiales particulados (áridos) y/o materiales de morfología fibrosa, sus propiedades

son superiores a las que tiene cada material por separado, permaneciendo todos

perfectamente identificables en la masa del elemento. Este material está compuesto

por 2 fases, la fase matriz que es la que mayor volumen ocupa y es de baja densidad,

de naturaleza inorgánica y/o polimérica, y la fase reforzante compuesta por los áridos

y las fibras, la cual está inmersa y adherida a la primera.

En un sentido amplio, el mortero compuesto aparece en el momento en que el

hombre no se limita, en sus construcciones, a utilizarlos materiales tal y como los

encuentra en la Naturaleza. Compuestos son efectivamente los adobes, bloques de

barro o betún, armados con fibras –paja- de cereales utilizados hace milenios en las

más antiguas civilizaciones, incluso se utilizaron para la construcción de la Torre de

Babel (Laffarga Osteret, J. et al, 1995).

Olivares et al., (2003) definen material compuesto como aquel constituido por

dos o más componentes cuyas propiedades son superiores a las que tienen cada uno

por separado, permaneciendo todos perfectamente identificables en la masa del

elemento.

En la tabla N° 5 Se muestra un resumen de los materiales compuestos

60

TABLA N°5. RESUMEN DE LOS MATERIALES COMPUESTOS.

(Fuente: XAVIER MÁS y BARBERÀ. Valencia – España 2006)

Características genéricas de un mortero compuesto.

El mortero compuesto, por su carácter de material pétreo artificial y por su

capacidad para unir fragmentos y dar cohesión al conjunto, debería de poseer dos

propiedades esenciales: plasticidad y capacidad de fraguado/curado, o sea,

endurecimiento. Tanto la plasticidad como la capacidad para el fraguado/curado

61

vienen determinadas por la combinación de los diversos componentes que integran

cada mortero.

MORTERO DE MATRIZ POLIMÉRICA

Es un mortero que sus propiedades dependen en general de la naturaleza de la

resina que actúa como conglomerante o ligante, de los agregados de origen mineral, de

la naturaleza del refuerzo elegido, de su presentación, así como la elección del método

de fabricación; estos morteros no contienen cemento ya que la resina es la que actúa

como ligante. Las propiedades que se desprenden de su estructura química junto con

los demás componentes son:

- Anisotropía (Característica de algunas sustancias de variar alguna de sus

propiedades según la dirección en que se midan) marcada según el tipo de refuerzo.

- Baja densidad

- Características físicas y mecánicas en función de cada uno de sus

componentes y de las respectivas proporciones.

- Gran impermeabilidad.

- Propiedades mecánicas elevadas.

Entre sus ventajas pueden destacar:

- Ligereza.

- Excelente comportamiento ante la corrosión ambiental.

- Elevadas propiedades mecánicas a tracción, compresión, flexión, cortante e

impacto.

- Numerosos acabados, translucidez.

- Resistentes al fuego baja inflamabilidad.

- Inerte al agua.

- Rápido curado.

Entre las desventajas tenemos:

62

- Costo elevado.

- Falta de reglamentación de uso o normativa técnica.

- Materiales de difícil reciclaje.

- No se pueden mezclar en presencia de agua.

- Desconocimiento del comportamiento frente a los agentes ambientales.

El mortero polímero se constituye en líneas generales por varias fases, una fase

conglomerante que es la resina sintética la cual tras endurecer a temperatura ambiente

constituye la fase matriz del mortero, dependiendo de las características que se deseen

obtener.

CONGLOMERANTE

La real academia de la lengua defina la palabra como un material capaz de unir

fragmentos de una o varias sustancias y dar cohesión al conjunto por

transformaciones químicas en su masa, que originan nuevos compuestos, como por

ejemplo el yeso, la cal, el cemento, las resinas sintéticas, etc.

Los conglomerantes cumplen una doble función, por un lado, la función física

de adherirse a la superficie de las partículas/árido a las que debe unir, así como,

rellenar los huecos entre las partículas de árido, y otra, la función química de

polimerizar o combinarse con el disolvente formando una serie de compuestos

químicos capaces de conformar una estructura, conseguir la adherencia y desarrollar

una elevada resistencia (Pitarch Roig, A. M. et al, 2003).

La tabla N° 6 se muestran los tipos de conglomerantes:

63

TABLA N°6 TIPOS DE CONGLOMERANTES.


CONGLOMERANTES INORGANICOS.

EL YESO.

Con el término “yeso” se conocen dos materiales con propiedades físicas y

químicas diferentes. Uno se refiere al producto natural (piedra de yeso, aljez

CaSO4.2H2O) y otro, al producto obtenido industrialmente a partir del primero (yeso

cocido, semihidrato CaSO4.1/2H2O).

El yeso industrial es, por tanto, un conglomerante artificial obtenido de la

deshidratación parcial o total del Aljez, yeso natural o piedra de yeso. Además es el

conglomerante más antiguo conocido por la humanidad. El yeso natural, aljez o

piedra de yeso es una roca sedimentaria de estructura cristalina, constituida por

sulfato de calcio con dos moléculas de agua de cristalización (CaSO4.2H2O),

designado como sulfato de calcio deshidratado. Este yeso natural puede presentarse

64

en la Naturaleza de diversas formas, por ejemplo, alabastro, yeso de nieve, yeso

sedoso, espejuelo… y, también, como sulfato de calcio anhidro (CaSO4).

En el proceso de deshidratación, cuando la piedra se somete a la acción del

calor (cocción), con temperaturas comprendidas entre 130oC y1.000oC, pierde parte

o toda el agua de cristalización obteniéndose diferentes fases y estados alotrópicos.

“URL http:// www.civilgeeks.com. (Consulta: Noviembre 2012)”.

LA CAL.

Como ya se ha comentado anteriormente, la cal es uno de los materiales

aglomerantes más antiguos por excelencia, datada en el 4.000 a C.

Según Arredondo, “se llama cal a todo producto, sea cual fuere su composición

y aspecto físico, que proceda de la calcinación de las piedras calizas. Después del

proceso de calcinación hay que proceder a la extinción o apagado del producto

anhidro, con lo cual se obtiene un material hidratado en forma pulverulenta o pastosa,

según la cantidad de agua añadida. “URL http:// www.civilgeeks.com. (Consulta:

Noviembre 2012)”.

CONGLOMERANTES ORGANICOS –MATRIZ POLIMERICA.

Desde hace siglos se conocen sustancias naturales con estructuras poliméricas

tomadas como conglomerantes o ligantes. Conocido era la goma de masticar por los

romanos o el ámbar por los antiguos griegos. A mediados del siglo XIX, con el

desarrollo de las Ciencias Químicas, empiezan a sintetizarse nuevos materiales y

polímeros naturales resultando unos polímeros de naturaleza orgánica a los que

llamaron plásticos. Aunque fueron muchos los que se descubrieron e inventaron, casi

todos antes del siglo XX, tuvo que pasar medio siglo para que estos materiales

sintéticos de laboratorio se produjeran industrialmente.



65

Las matrices orgánicas son compuestos orgánicos de elevado peso molecular,

producto de reacciones de polimerización por adición o condensación de diferentes

compuestos de base (Miravete, et al. 2000).

La matriz, por su carácter aglomerante, rodea, protege y soporta al refuerzo –

fibras, árido, etc. de las condiciones medioambientales y de los esfuerzos mecánicos.

Las matrices de los morteros compuestos se pueden clasificar en termoestables y

termoplásticos. En la tabla N° 7 se muestran las resinas que pueden ser utilizadas en

morteros poliméricos y en la figura N° 3 los componentes que conforman el mortero

de matriz polimérica.

Matrices utilizadas para la fabricación de morteros poliméricos.

TABLA N°7 TIPOS DE CONGLOMERANTES ORGANICOS – POLIMEROS

66

Esquema de los componentes del mortero de matriz polimérica.

FIGURA N° 3 ESQUEMA DE MORTERO DE MATRIZ POLIMÉRICO.


POLÍMEROS

Un polímero (del griego poly, muchos; mers, parte, segmento) es una sustancia

cuyas moléculas son por lo menos aproximadamente, múltiplos de unidades de peso

molecular bajo. La unidad de bajo peso molecular es el monómero.

Si el polímero es rigurosamente uniforme en peso molecular y estructura

molecular, su grado de polimerización es indicado por un numeral griego, según el

número de unidades de monómero que contiene; así, hablamos de dímeros, trímeros,

tetrámero, pentámero y sucesivos. El termino polímero designa una combinación de

un número no especificado de unidades. En los polímeros, las unidades que se repiten

a lo largo de la estructura reciben el nombre de unidad constitucional repetitiva.

Si el número de unidades es muy grande, se usa también la expresión gran

polímero. Un polímero no tiene la necesidad de constar de moléculas individuales

todas del mismo peso molecular, y no es necesario que tengan todas las mismas

composiciones químicas y la misma estructura molecular. Hay polímeros naturales

como ciertas proteínas globulares y policarbohidratos, cuyas moléculas individuales

67

tienen todos los mismos pesos moleculares y la misma estructura molecular; pero la

gran mayoría de los polímeros sintéticos y naturales importantes son mezclas de

componentes poliméricos homólogos.

La pequeña variabilidad en la composición química y en la estructura molecular es el

resultado de la presencia de grupos finales, ramas ocasionales, variaciones en la

orientación de unidades monómeras y la irregularidad en el orden en el que suceden

los diferentes tipos de esas unidades en los copolímeros. “XAVIER MÁS Y

BARBERÀ 2006, Estudio y caracterización de morteros compuestos, para su

aplicación en intervenciones de sellados, reposiciones y réplicas, de elementos

pétreos escultórico-ornamentales. Tesis doctoral. UNIVERSIDAD POLITECNICA

DE VALENCIA. Valencia – España”.

ESTRUCTURA DE LOS POLÍMEROS

Los polímeros pueden subdividirse en tres o cuatro grupos estructurales. Las

moléculas de los polímeros lineales consiste en largas cadenas de monómeros unidos

por enlaces como las cuentas de un collar.

Un ejemplo de ello podemos mencionar el polietileno, en donde se tiene tres

formas de cómo podemos representar su estructura, las cuales se muestran en las

figuras siguientes:

En las figuras N° 4, N° 5 y N° 6 se muestran los modelos en los distintos

planos de los polímeros:

68

MODELO SOLIDO TRIDIMENSIONAL

FIGURA N° 4 VISTA TRIDIMENSIONAL DE ESTRUCTURA DE

POLÍMEROS

(Fuente: ciencia de los materiales para ingenieros/ James F.

Shackelfordd)

MODELO ESPACIAL TRIDIMENSIONAL

FIGURA N° 5 VISTA ESPACIAL DE ESTRUCTURA DE POLÍMEROS

MODELO BIDIMENSIONAL SIMPLE

FIGURA N° 6 VISTA BIDIMENSIONAL DE ESTRUCTURA DE POLÍMEROS

69

(Fuente: ciencia de los materiales para ingenieros/ James F.

Shackelfordd 1995)

La cadena de polímero está formada por una cadena principal de átomos de

carbono; dos átomos de hidrogeno están enlazados a cada átomo de carbono en la

cadena. Esta gira y se retuerce en el espacio. El modelo bidimensional simple, ya

antes mencionado, incluye los elementos esenciales de un polímero y se utilizará

para describir los diversos polímeros.

Las líneas sencillas (- -) entre los átomos de carbono e hidrogeno representan

un enlace covalente simple. Dos líneas paralelas (=) representa un enlace covalente

doble entre átomos.

“James F. Shackelfordd, 1995. Ciencia de los materiales para ingenieros”.

POLIMERIZACIÓN

La polimerización es un proceso químico por el cual, mediante calor, luz o un

catalizador, se unen varias moléculas de un compuesto generalmente de carácter no

saturado llamado monómero para formar una cadena de múltiples eslabones de

moléculas de elevado peso molecular y de propiedades distintas, llamadas

macromoléculas o polímeros.

Según el mecanismo por el cual se produce la reacción de la polimerización

para dar lugar al polímero, esta se clasifica como polimerización de crecimiento por

pasos (formación de cadenas por el mecanismo de condensación) y polimerización en

cadena (formación de cadenas por el mecanismo de adición).

En cualquier caso el tamaño de la cadena dependerá de parámetros como la

temperatura o el tiempo de reacción, teniendo cada cadena un tamaño distinto y por lo

tanto, un peso molecular distinto, por lo que se habla de peso promedio para el

polímero. Pero en el caso de la polimerización por pasos se necesita monómeros

bifuncionales.

70

“James F. Shackelfordd, 1995. Ciencia de los materiales para ingenieros”.

Formación de cadenas por el mecanismo de adición ó crecimiento de

cadenas.

Es una reacción de adición el proceso de polimerización que se inicia por un

radical, un catión o un anión. Existen cinco tipos de reacción por adición:

I. Vinilo: suma de moléculas pequeñas de un mismo tipo por apertura del doble

enlace sin eliminación de ninguna parte de la molécula.

II. Epóxido: Suma de pequeñas moléculas de un mismo tipo por apertura de un

anillo sin eliminación de ninguna parte de la molécula.

III. Tipo Diazo: suma de pequeñas moléculas de un mismo tipo por apertura de

un doble enlace con eliminación de una parte de la molécula.

IV. Tipo A-Aminocarboxianhidro: suma de pequeñas moléculas por ruptura del

anillo con eliminación de una parte de la molécula.

V. Tipo pixileno: suma de biradicales formados por deshidrogenación.

La formación del polímero más común, es el polietileno, es un ejemplo de

polimerización por adición. El Etileno es un gas de formula C2H4. Los átomos de

carbono están unidos por un enlace covalente doble. Cada uno de estos átomos

comparte dos de sus electrones con el otro, y dos átomos de hidrogeno están

enlazados a cada uno de los átomos de carbono. La molécula de etileno es un

monómero.

“Donald R. Askeland. julio 1999. Ciencia e ingeniería de los materiales Tercera

edición”.

En la tabla N°8 vemos algunos de los polímeros de adición más importantes,

sus principales aplicaciones, así como los monómeros de los que proceden. Nótese

que los polímeros basan su nomenclatura en el nombre comercial de los monómeros:

71

TABLA N°8 TIPOS DE MONOMERO Y POLIMERO.


72

Formación de cadenas por el mecanismo de condensación

La polimerización por condensación es el proceso mediante el cual se combinan

monómeros con perdida simultanea de una pequeña molécula, como la del agua, la

del monóxido de carbono, o cloruro de hidrogeno. Estos polímeros se llaman

polímeros de condensación y sus productos de descomposición no son idénticos a los

de las unidades respectivas del polímero.

Casi todos los polímeros de condensación son en realidad copolimeros; es

decir, que están formados por dos o más clases de monómeros. Así, una diamina

reacciona con un ácido dicarboxilico para formar nylon.

La longitud de la cadena del polímero depende de la facilidad con la cual se

puedan difundir los monómeros hacia los extremos o intervenir en la reacción de

condensación. El crecimiento de la cadena termina cuando ya no llegan más

monómeros al extremo de las cadenas para continuar la reacción.

RESINAS

Son sustancias liquidas que pueden pasar al estado sólido mediante una

reacción química provocada por un agente externo. Por si sola no poseen resistencia

suficiente, es por eso que necesitan de refuerzo de otros materiales como fibra de

vidrio, que son las que le aportan flexibilidad y dureza necesaria. (Carbonell de Masy,

1993).

RESINAS TERMOPLASTICAS.

Las resinas termoplásticas, por su origen sintético, son aquellas que funden o

reblandecen por calor y cuando se enfrían vuelven a su estado sólido sin que se

produzcan cambios en su estructura química, por debajo de su punto de fusión

73

Existen multitud de resinas termoplásticas clasificadas a partir de su

naturaleza química, pero todas con una misma particularidad, son macromoléculas

lineales.

La forma de presentarse este tipo de resinas termoplásticas es como

disoluciones o dispersiones que, tras la fase de evaporación o absorción de la fase

liquida se endurecen (Carbonell de Masy, 1993).

RESINAS TERMOENDURECIBLES.

Las resinas termoendurecibles son aquellas que debido a un proceso de curado

experimentan una transformación química y física irreversible, de manera que se

hacen insolubles e infusibles. Comprenden, por un lado, polímeros de condensación y

por otro, polímeros de adiciona, pero todos forman largas cadenas o redes

tridimensionales.

Es decir, a diferencia de las resinas termoplásticas, las resinas termoestables

endurecen por reticulación de las macromoléculas de monómeros que unidos

mediante tres o más enlaces no son manipulables con altas temperaturas (Balart, et al.

2001).

Las matrices poliméricas termoestables reúnen una serie de características que,

en general, son comunes a todas ellas:

-Viscosidad muy baja antes del curado.

-Estabilidad térmica.

-Resistencia química.

-Poca fluencia y relajación por tensión.

-Buena capacidad de pre impregnado.

-Facilidad de fabricación.

-Economía.

74

RESINAS DE POLIESTER.

Las resinas de poliéster son las más usadas en la industria, especialmente en la

naval. Las más frecuentes son las insaturadas; de hecho, el término “resina de

poliéster” se refiere generalmente a ellas.

Hay una gran variedad de resinas de poliéster, compuestas de ácidos, Glicoles y

monómeros, cada una con propiedades diferentes. Las resinas de poliéster son resinas

termoendurecibles caracterizadas porque en ellas los monómeros están unidos por

enlaces químicos formando una red tridimensional como se muestra en la figura N° 7:

FIGURA N° 7 ESQUEMA DE UNA CADENA DE RESINA

POLIÉSTER

* Puntos reactivos n=3-6

Grupos éster

Esquema de una cadena de resina poliéster.

(Balart, et al. 2001).

Las resinas de poliéster por sus características y obtención industrial dan lugar a

un compuesto solido que hay que disolver para obtener la fluidez suficiente que

permita la mezcla/impregnación del refuerzo, por lo que se suministra disuelta en

estireno, participante de la reticulacion. Se adiciona también un iniciador y un

75

catalizador que permiten que comience la reacción química de reticulacion. Son

muchos los tipos de resinas de poliéster que se comercializan y que admiten muy

diferentes aplicaciones. Existen los poliésteres saturados e insaturados (Amoroso,

G.G. et al. 1983).

Los poliésteres insaturados, han sido definidos por (Ramos Carpio1988) como

policondensados preparados a partir de una resina primaria lineal, obtenida por

policondensación de un glicol con un acidopolicarboxilico insaturado, que

posteriormente se polimeriza con un monómero vinílico, con lo que se provoca una

reticulacion de las macromoléculas lineales a través de dos enlaces de los diácido sin

saturados. Estos ácidos son el maleico y el furamico, o una mezcla de ambos, ya que,

a la temperatura de la policondensación se produce una isomerización de uno en el

otro. Como glicoles pueden usarse o ligomeros del propilengicol o bisfenos A; como

agente reticulante se utiliza el estireno (Korshak, V. V., et al. 1965). La resina

primaria suele ser liquida (peso molecular 1000 a 5000) y la polimerización con el

estireno se produce a temperatura ordinaria según un mecanismo de radicales libres,

sin que se originen productos secundarios, en presencia de un catalizador. Para que el

curado se realice a temperatura ambiente es necesario, además de este catalizador, la

adición de un acelerador o un iniciador. Ahora bien, tanto si la polimerización se

realiza en caliente o en frio en presencia de un acelerador, esta reacción produce

calor, lo que denominamos “efecto exotérmico”.

Durante el proceso de endurecimiento de la resina de poliéster se pueden

establecer varias etapas bien definidas:

-una primera fase liquida de la resina durante la cual se puede trabajar.

-una segunda fase, donde aumenta la viscosidad empezando el proceso de

endurecimiento, lo que se conoce como tiempo de gel o solidificación.

-la última fase, el fraguado, se conoce como el tiempo de maduración o total

endurecimiento del producto.

76

Las propiedades resultantes de los morteros compuestos realizados con las

resinas de poliéster responden a:

-Buena trabajabilidad, baja viscosidad, dependiendo de la dosificación

realizada.

-Tiempo de curado rápido, dependiendo de la cantidad de acelerador

incorporado.

-Alta contracción de curado, dependiendo del porcentaje de carga agregada a la

matriz.

-Posibilidad de curado tanto a temperatura ambiente como a altas temperaturas.

-Buena resistencia eléctrica, dependiendo del tipo de carga mezclada.

-Magnífica relación calidad/precio.

-Buenas propiedades del compuesto polimérico, aunque inferiores a los

conseguidos con algunas otras resinas.

CATALIZADORES

Son productos que inician las reacciones de polimerización para el

endurecimiento de la resina, un catalizador propiamente dicho es una sustancia que

está presente en una reacción química en contacto físico con los reactivos, y acelera,

induce o propicia dicha reacción sin actuar en la misma. (Ramos Carpio1988).

ARIDO/CARGA

Los áridos son otro de los constituyentes de los morteros, que pueden

presentarse como pétreos naturales o artificiales.

El uso de las cargas en los morteros permite estabilizar el volumen de la

dosificación, hacer de relleno y disminuir la retracción durante el endurecimiento del

mortero.

77

Las cargas que se añaden a las matrices, pueden ser de dos tipos, reforzante o

no reforzante. Las cargas reforzante suelen tener forma esférica, huecas o macizas,

para evitar las concentraciones de tensiones, ejemplo de ello son las partículas de

vidrio, carbono, o poliméricas. Las no reforzante, son de origen mineral e

incorporadas a la mezcla en diferentes proporciones modifican las características del

mortero en base a sus necesidades.

Estos áridos de origen mineral, además de proporcionar color y textura, deben

ser químicamente inertes con el resto de componentes. El empleo de áridos

contaminados puede producir alteraciones que afecten al estado final del mortero. Por

ello, se aconseja utilizar áridos limpios, perdurables, duros y desprovistos de

impurezas perjudiciales (minerales de arcilla, óxidos de hierro, sulfuros, sulfatos,

cloruros, compuestos de magnesio, etc.).

El árido, por tanto, va a ser el componente que condicione el comportamiento

final del mortero. Desde el punto de vista de su morfología (lisa, vítrea, cristalina,

cavernosa, porosa…) han de evitarse las formas aplanares de plaquetas y agujas

porque influyen en la docilidad del mortero, las superficies lisas y redondeadas

porque influirán en la adherencia con el aglomerante contrariamente a las superficies

angulosas y rugosas que permiten una mejor acomodación y adherencia del mortero

(Suarez, et al. 1994). Por otro lado, la granulometría y la distribución del tamaño del

árido tienen que ser variada de forma que favorezca la compactación entre partículas.

A mayor cantidad de granos finos menor será la resistencia y porosidad del mortero.

Por último, el grado de porosidad del árido permitirá obtener morteros ligeros

(porosidad árido alta) o altamente pesados (porosidad árido nula). “Galán Marín,

Carmen. 2001 Caracterización de un mortero polimérico con resina de polyester

insaturado y árido de albero para su aplicación en construcción. Tesis doctoral.

Universidad de Sevilla. Sevilla- España”.

78

FLUORITA

La fluorita es un mineral formado por la combinación de calcio y flúor

(fluoruro de calcio) CaF2. Pertenece a la clase Haluros. Contiene el 51.3% de calcio y

el 48.7% de flúor. En estado natural la fluorita es incolora y transparente, aunque en

la mayoría de casos presenta diversas coloraciones que se pueden deber a impurezas

orgánicas o minerales, los colores más habituales son el lila, violeta, azul, verde, rosa,

anaranjado y amarillos.

Se presenta en cristales de forma cúbica muy bien formados, frecuentemente

con maclas de compenetración de cubos. Las demás formas son raras, aunque pueden

obtenerse octaedros por exfoliación. También masivo, compacto o granular. “Dana,

2003.Manual de mineralogía. Editorial Reverte Barcelona”.

Estructura Molecular de la Fluorita:

En la estructura, los átomos de calcio se encuentran en un retículo cúbico de

caras centradas, mientras que los de flúor ocupan los centros de los cubos formados

con la mitad del lado de la celda unitaria. Así, cada átomo de calcio está rodeado por

ocho de flúor, y cada flúor lo está por cuatro calcios. La celda fundamental contiene,

por tanto, 4CaF2. “Dana, 2003.Manual de mineralogía. Editorial Reverte Barcelona”.

En la figura N° 8 se muestra la estructura molecular de la fluorita:

http://www.monografias.com/trabajos901/debate-multicultural-etnia-clase-nacion/debate-multicultural-etnia-clase-nacion.shtml

http://www.monografias.com/trabajos10/fimi/fimi.shtml

http://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTRO

79

FIGURA N°8 ESTRUCTURA MOLECULAR DE FLUORITA

Propiedades Físicas:

Color : Muy variado, siendo los más comunes el verde, el amarillo,

el anaranjado, azul, rosa y el violeta.

Sistema : Cúbico.

Fractura : Geométrica.

Raya : Blanca.

Brillo : Vítreo.

Dureza : 4 en la es de Mohs.

Densidad : 3.180 g/cm3

Óptica : Isótropo, con índice de refracción de 1.433.

80

Otras : Fluorescencia y fosforescencia de algunos ejemplares.

(Manual de mineralogía de Dana. Editorial Reverte Barcelona 2003)

Fibra de Vidrio

La fibra de vidrio son pequeños filamentos de vidrio. Los hilos de vidrio se

obtienen mediante el paso, en forma industrial, de vidrio líquido a través de una pieza

resistente con pequeños orificios conocido como "espinerette". Su composición

están constituidas fundamentalmente por sílice, que se combina con diferentes óxidos

(alúmina, alcalinos y alcalinotérreos), que en función de sus respectivos porcentajes

permiten modificar las características de la fibra resultante. Su temperatura de

fundición es a los 1250 ºC. A medida que el diámetro de las fibras disminuye, el

vidrio, antes rígido se vuelve flexible, y su resistencia muy escasa inicialmente

aumenta con rapidez hasta sobrepasar a todas las demás fibras conocidas, siendo en

esta forma que se usa como material de refuerzo.

La fibra de vidrio es un tipo de fibra vítrea sintética. Las fibras vítreas sintéticas

varían ampliamente en uso y en sus efectos. La elevada resistencia que poseen las

fibras de vidrio es producida por los enlaces covalentes entre el silicio y los radicales

de oxigeno. Los átomos integran una relación tridimensional con estructura amorfa;

es debido a esta razón que posean características isotrópicas. “Nicolás Torres, 2010.

Universidad Técnica Federico Santa María Chile”.

Propiedades Físicas:

Color : Transparente.

Estado : Vítreo.

Dureza : 4 en la es de Mohs.

81

Densidad : 1,6 g/cm3

Otras :

1. Mejora la resistencia a la compresión y al desgaste. Gran maleabilidad

2. Mejora la resistencia a la fricción en alta y baja temperatura.

Altamente resistente a la tracción.

3. Excelente estabilidad química, excepto fuertes álcalis y ácido

fluorhídrico, es decir Inerte a muchas sustancias incluyendo los ácidos.

4. Excelente aislante térmico, tiene mejor conductividad térmica y

coeficiencia de fricción cuando es combinado con bisulfuro de molibdeno o con

grafito. Soporta altas temperaturas.

5. Tiene excelentes propiedades eléctricas.

6. La resistencia a la tracción de las fibras de vidrio alcanza normalmente

valores que superan los 350 Kg/mm2.

“Nicolás Torres, 2010. Universidad Técnica Federico Santa María Chile”.

Procesos de obtención de la fibra de vidrio:

Se obtienen por dos procesos diferentes, a partir de bolas o por fusión directa.

En el primer caso se introduce la materia prima (se utiliza arena, caolín o dolomía) en

una horno, y luego de someterla a varios procesos se obtienen como resultado unas

bolas con un diámetro aproximado de 20 mm. Estas bolas resultantes son nuevamente

introducidas en otro horno para posteriormente hilarlas. De cómo realiza este hilado

podemos diferenciar dos tipos de fibras:

a) Silionme: se obtienen por estirado mecánico, y da lugar a fibras continuas

b) Verranne: se obtienen estirado por fluido y da lugar a fibras discontinuas

Las fibras continuas (silionne) poseen mejores propiedades mecánicas que las

discontinuas (verranne).

http://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtml

82

En el segundo caso, cuando se obtiene por el procedimiento de fusión directa o

hilado bajo fusión, el vidrio fundido pasa por unos agujeros perfectamente

dimensionados, distribuidos sobre una superficie de platino. Las fibras se obtienen

estirando monofilamentos de vidrio muy delgados.

El comportamiento del vidrio en monofilamentos delgados es muy diferente

que el comportamiento de vidrio en masa: se torna flexible a medida que

disminuimos su diámetro para mejorar la formación de los hilos, su estirado, su

enrollado y su posterior tejido, se produce a aplicar sobre las fibras una película

química que facilita estas operaciones. Este proceso se conoce como ensimaje, y

realiza una vez los hilos se han enfriado. Este agente de acoplamiento, generalmente

del tipo silano, debe ser compatible con la matriz que se utilizara, ya que permite la

adherencia de la resina al hilo, protege los filamentos durante la confección de

estructuras textiles diversas (en la manipulación) y aglutina los monofilamentos

constituyendo un hilo de base. Por lo general se disuelve el producto químico en agua

y se aplica por pulverización.

Para que la fibra pueda ser utilizada, debe dársele una serie de formas que

faciliten dicha tarea. Así, los cordones pueden dar lugar a hilos de fibra de vidrio

(para estructuras textiles complejas) o a mechas (conjunto de haces de filamentos

continuos, para fieltros continuos o discontinuos). Las características mecánicas de

cada una de estas configuraciones vendrán gobernadas por la geometría final de agua

utilizada como disolvente durante el ensimaje. “Nicolás Torres, 2010. Universidad

Técnica Federico Santa María Chile”.

83

Tipos de fibra de vidrio:

El vidrio E (E de eléctrico): es el más comúnmente usado, porque se

estira bien y tiene unas buenas propiedades de resistencia, rigidez, eléctricas y de

desgaste.

El vidrio C (C de corrosión) tiene una mayor resistencia a la

corrosión química que el vidrio E, pero es más caro y de propiedades de resistencia

inferiores.

El vidrio S: es más caro que el vidrio e pero tiene un módulo de young

mayor y es más resistente a la temperatura. Se usa en aplicaciones especiales tales

como la industria aeronáutica, en la que un módulo de young superior puede justificar

el costo adicional.

Alcalino: posee buena resistencia al ataque de soluciones químicas y

acidas, producto de los elevados porcentajes de alcàlisis que contiene. Sin embargo,

esos elevados porcentajes repercuten negativamente en su resistencia al agua. Ha sido

suplantado por el vidrio E.

Boro: excelentes propiedades eléctricas y gran durabilidad.

Chemical: es un tipo de fibra con una elevada resistencia química. Se

utilizan en estructuras que se ven sometidas a atmósferas muy agresivas. Propiedades

mecánicas entre vidrio A y E. aplicaciones en sectores químicos, alimentos, etc.

Dieléctrico: debido a sus altas propiedades dieléctricas (perdidas

eléctricas muy débiles) se utilizan para componentes electrónicos y de

telecomunicaciones.

Eléctrico: desarrollado principalmente para aplicaciones eléctricas, es

el tipo de fibra de vidrio de coste más reducido. También se emplea en otras

aplicaciones como en la construcción de barcos y es la más utilizada en la fabricación

de fibras continuas. Es básicamente un vidrio de borosilicato de calcio y aluminio con

un contenido muy bajo o nulo de potasio y sodio. Posee una buena resistencia a la

humedad.

84

R o S (resistence en francés y strength en ingles): es el tipo de fibra

de mayor resistencia. Su principal terreno de aplicaciones se encuentra en los campos

militares y aeroespaciales. Relación resistencia/peso superior al vidrio E. ofrece

mayor resistencia a la tracción y a la fatiga.


La tabla exhibe valores teóricos de propiedades mecánicas de las fibras más

usuales. Dicho valores corresponden a fibras recién confeccionadas. Sin embargo,

tales propiedades pueden verse sustancialmente disminuidas producto de los procesos

de transformación a los cuales son metidas durante la fabricación de las diferentes

estructuras textiles. “Nicolás Torres, 2010. Universidad Técnica Federico Santa

María Chile”.

En las tablas N°9 y N° 10 se muestran las propiedades mecánicas y la

composición de la fibra de vidrio:

TABLA N° 9 PROPIEDADES MECANICAS DE LA FIBRA DE VIDRIO


85

TABLA N°10 COMPOSICION DEL VIDRIO USADO PARA LA FABRICACION DE

LA FIBRA (todos los valores en % de peso)


Aplicaciones fibra de vidrio:

Antes de proceder a determinar las distintas aplicaciones que se le da a la fibra

de vidrio, es preciso señalar sus características más relevantes. Entre ellas podemos

destacar que es un excelente aislante térmico, al tiempo que es inerte a diversas

sustancias como el caso de los ácidos. Otros rasgos son su tendencia a la maleabilidad

y su la resistencia a la tracción. Debido a todas esas importantes cualidades, es

empleada en muchos ámbitos, aunque los principales son el industrial y el artístico.

En el segundo caso se la emplea para la realización de productos de manualidad o de

bricolaje. Sin embargo, también es muy común que se la utilice para la fabricación de

piezas del mundo náutico, como las tablas de surf y wind-surf, las lanchas e incluso

los veleros.

Asimismo, se puede utilizar la fibra de vidrio para la realización de los cables

de fibra óptica, que se usan en las áreas de telecomunicaciones para la transmisión de

señales lumínicas, las cuales son producidas por un láser o por LEDS. Otro de los

usos más comunes es el de reforzar el plástico mediante el empleo de la fibra, que

tiene como finalidad muchas veces la construcción de tanques. Para esto, lo que hay

que hacer son unos laminados de dicho material junto con la resina, mezcla que

servirá para el armado del recolector de agua. Asimismo, se necesita un molde para el

86

laminado y la aplicación de capas finas de vidrio lustrado. “Nicolás Torres, 2010.

Universidad Técnica Federico Santa María Chile”.

Ventajas:

1) resistente a grandes temperaturas a la humedad

2) buena resistencia a la tracción y fatiga

3) alta vida útil

4) es insensible a la acción de los roedores y de los insectos

5) Es indispensable en aplicaciones tales como radares y ventanas

Electromagnéticas.

6) Excelente aislante eléctrico

7) tendencia a la maleabilidad

8) La utilización de los materiales compuestos en la industria de la construcción

permite suprimir los puentes térmicos, dando lugar a un considerable ahorro de

calefacción.

9) Integración de funciones: el material compuesto permite la realización de

piezas.

Desventajas:

La fibra de vidrio está reconocida médicamente como un irritante de la piel,

ojos y tracto superior de las vías respiratorias, Urticarias (dolores de cabeza),

Conjuntivitis estos son solo son los efectos más comunes cuando sufren exposiciones

a altas concertaciones. “Nicolás Torres, 2010. Universidad Técnica Federico Santa

María Chile”.

AGLOMERANTE

Se denomina así a los materiales que al hidratarse se vuelven pastosos, se

solidifican y adquieren rigidez. Son utilizados como medio de unión entre dos o más

87

materiales, formando una pasta llamada mortero. “Ing. Vásquez R.S-F

URL:http:www.asocem.org.pe.(Consulta: Noviembre 2012)”.

ADICIONES

Son materiales naturales o artificiales de origen mineral que son incorporados al

cemento o al concreto, en diferentes porcentajes, con el fin de mejorar sus

propiedades, como dar mayor durabilidad, menor calor de Hidratación, mayores

resistencias, también permite un ahorro de energía no renovable y protección del

medio ambiente ya que hay reducción de las emisiones de CO2, SO2, NO2, y permite

usar subproductos industriales. “Ing. Vásquez R.S-F

URL:http:www.asocem.org.pe.(Consulta: Noviembre 2012)”.

DISEÑO DE MEZCLA

Es el procedimiento mediante el cual se calculan las cantidades que debe

haber de todos y cada uno de los componentes que intervienen en una mezcla de

concreto o mortero para obtener de ese material el comportamiento deseado, tanto

durante su estado platico como después, en su estado endurecido. “Porrero S, Joaquín

2009, Manual del concreto estructural. Editorial Sidetur”

DOSIFICACIONES

El termino dosificación define la proporción en volumen o en masa de los

diferentes materiales que componen el mortero (aglomerante/árido o

agregado/aditivo/solvente) y, va a depender, de la finalidad del mortero, de su

composición y de la resistencia mínima deseada (Renison, 2000).

http://www.asocem.org.pe.(Consulta

http://www.asocem.org.pe.(Consulta

88

Generalmente la dosificación viene expresada como la razón entre el

aglomerante y el árido. En la mayoría de los casos, se tiende a que esta relación sea

baja en cuanto a la cantidad de aglomerante.

Normalmente, en morteros tradicionales (cal: arena), la más frecuente es

(1:3) (Malinoswki, 1981; Sbordoni-Mora, 1981; Carrington, et al. 1995),

aunque también se ha utilizado (1:2) y (1:10). En cambio, en morteros de matriz

polimérica las dosificaciones son más dispares, desde (1:0,5) hasta (1:8) (Lazzarini, et

al. 1986; Weber, et al. 1990; Carboney de Masy, 1993;Roig, 1995; Godos, 1996;

Fernandez, 1999; Galan, 2001; Mas, 2004).

DENSIDAD

La densidad del mortero se define como el peso por unidad de volumen. Esta

depende del peso específico y de la proporción en que participan cada uno de los

diferentes materiales constituyentes del mortero. “Rodríguez Mora, O. 2003, Moteros

guía general de la asociación internacional de fabricantes de morteros.”

PROBETA

Es una muestra de dimensiones previamente definidas, elaborada a partir de

cualquier sustancia o material para probar sus características mecánicas tales como

elasticidad, resistencia, entre otros. “Rodríguez Mora, O. 2003, Moteros guía general

de la asociación internacional de fabricantes de morteros.”

89

CAPITULO III

MARCO METODOLOGICO

NATURALEZA DE LA INVESTIGACION

Este capítulo describe los métodos, técnicas y procedimientos aplicados, de tal

modo que se pueda tener una visión clara de lo que se va a realizar y cómo se va a

llevar a cabo, a través de la metodología a desarrollar en esta investigación.

El presente estudio consiste en una investigación de Tipo Experimental y de

carácter Descriptivo, según como lo establece el Manual para la Elaboración del

Trabajo de Grado y Tesis Doctoral de la UCLA, se define como:

“…la aplicación del método científico en el tratamiento de un sistema de variables

y sus relaciones, las cuales conducen al análisis de resultados, conclusiones y al

enriquecimiento de un campo del conocimiento o disciplina inherente a la

especialidad. Con la sustentación de los experimentos y observaciones realizadas y

apoyada en una investigación documental y bibliográfica”.

DISEÑO DE LA INVESTIGACION

La investigación aplicada es de campo y experimental. Se basó en la

obtención de datos provenientes de publicaciones, investigaciones y materiales

impresos, entre otros. Y finalmente, será también de carácter experimental porque

consistió en someter el objeto de estudio (probetas hechas de morteros no

convencionales) a la influencia de ciertas variables en condiciones controladas por el

investigador a través de la realización de ensayos.

La investigación recopila y revisa toda información referente a morteros

modificados, en textos, Internet, normas, folletos, estudios y análisis previamente

realizados.

90

Es de tipo experimental, ya que se sometieron a ensayos, varias muestras con

el fin de conocer diferentes propiedades del mortero polimérico, y poder comparar

estás con los de mortero convencional, cumpliendo con los criterios de la norma

venezolana COVENIN.

Buscando ser congruentes con los objetivos de la investigación, se analizarán y

evaluaran los efectos que deriva de unir diferentes materiales no convencionales para

la elaboración de morteros tales como: agregado, fibra de vidrio, resinas poliméricas

con su respectivo catalizador quien hará reaccionar la mezcla. La capacidad de estos

materiales permite unirlos para conformar una mezcla homogénea con variaciones en

las propiedades presentadas por una muestra piloto elaborada con materiales

tradicionales.

En la metodología se evaluó diferentes variables para observar el comportamiento

que tienen los materiales no convencionales unidos para formar un solo elemento.

Esta metodología se basa en un estudio preliminar de carácter cualitativo, en el cual

se observaran las características físicas y químicas que presentará la muestra al

realizar la mezcla con los distintos materiales, y una metodología cuantitativa basada

en ensayos de laboratorio para evaluar las propiedades mecánicas que posee este

material a realizar con la mezcla de los materiales no convencionales a emplear.

91

FLUJOGRAMA DE LA METODOLOGIA DE TRABAJO. (Fuente Propia)

SELECCIÓN DEL TEMA DE

INVESTIGACIÓN

Recopilación bibliográfica y

documental del tema

Preparación de los agregados:

trituración, secado.

Ensayo de los materiales

Granulometría

Diseño de mezcla del mortero patrón

y del mortero polimérico.

Peso unitario de los agregados

Ensayos de la mezcla de mortero

Tiempo de polimerización

Elaboracion de las probetas

Mortero en estado endurecido

Resistencia a la compresión de

probetas cubicas

Resistencia a la tracción por flexion

Porosidad y absorción

Analisis de resultados

Conclusiones y Recomendaciones

92

POBLACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN

Balestrini, M (1997) conceptualiza la población como “cualquier conjunto de

elementos de los cuales pretendemos indagar y conocer sus características, o una de

ellas, y para el cual serán válidas las conclusiones obtenidas en la investigación” (P.

122).

En esta investigación la población quedara definida por todos los morteros no

convencionales, siguiendo el método de elaboración y utilizando los materiales aquí

estudiados y mencionados anteriormente.

MUESTRA DE LA INVESTIGACIÓN

La muestra es la parte significativa de la población en vista que tiene rasgos

similares al de la totalidad, tal como define Balestrini (1997): "Una muestra es un

subgrupo de la población o un sub conjunto de elementos que pertenecen a ese

conjunto definido en sus características al que llamamos población."

La muestra en esta investigación será una porción de morteros poliméricos

elaborados con la Resina de Poliéster no Saturada y agregados, con distintas

dosificaciones, en los cuales se fijaron los procedimientos para su diseño. (Se

elaboraron 6 dosificaciones las cuales son: 4 para Morteros Poliméricos y 2 para

Morteros Convencionales) cada una contuvo 3 muestras por dosificación, para un

total de 30 cubos de muestras aproximadamente a evaluar y 12 viguetas como se

muestra en la Tabla N° 11.

93

Tabla de dosificaciones

FUENTE PROPIA. TABLA N° 11. MORTEROS POLIMÉRICOS NO

CONVENCIONALES.

Tomando como ejemplo la dosificación 1:2,5 esto quiere decir que por una

unidad de resina son 2,5 unidades de agregado (Sílice o fluorita).

El porcentaje de fibra de vidrio viene dado por peso de la resina utilizada en la

dosificación, por ejemplo para 1% de fibra de vidrio, esto quiere decir que por cada

100 gramos de resina es un 1 gramo de fibra de vidrio. En la Tabla N° 12 se muestra

la dosificación para el mortero convencional.

Mortero convencional

Material Dosificaciones utilizadas

Cantidad de muestras de

cubos por dosificación

Cantidad de muestras de viguetas por dosificación

Sílice sin finos 1:2 3 3

Sílice con finos

1:2 3 3

Total de muestras 6 cubos 6 viguetas

FUENTE PROPIA. TABLA N°12. MORTERO CONVENCIONAL.

Morteros Poliméricos no Convencionales

Material % fibra

de vidrio Dosificaciones utilizadas

Cantidad de muestras de cubos

por dosificación

Cantidad de muestras de viguetas por dosificación

Fluorita 1% 1:2,5 1:3 3 C/u

2% 1:2,5 1:3 3 C/u 3 Dosf. 1:3

Sílice 1% 1:2,5 1:3 3 C/u

2% 1:2,5 1:3 3 C/u 3 Dosf. 1:2,5

Total de muestras

24 cubos 6 Viguetas

94

Se tomó en cuenta la presencia de finos en la mezcla convencional para tener

un material más homogéneo y para que al momento del fraguado este no presentara

oquedades y a su vez aumentara su porosidad, el porcentaje de fino fue del 5% el

cual especifica la Norma.

La dosificación 1:2 para la mezcla convencional fue elegida ya que presenta la

mayor resistencia a la compresión, según la tabla de resistencias por dosificación para

morteros de la “Guía General de Morteros” y esta pueda ser comparada con el

mortero polimérico. No se estudió el mortero convencional reforzado con fibra de

vidrio, debido a que no era el objeto de la investigación, siempre se mantuvo la

comparación con el mortero convencional y la relación 1:2. En las figuras N°9, N°10

y N°11 se muestran las probetas cubicas y viguetas del mortero polimérico y Patrón.

FIGURA N°9 VIGUETAS DE MORTEROS POLIMÉRICOS (DOSF. 1:3 CON 1%

FIBRA).

FLUORITA LAS TRES A LA IZQUIERDA Y LAS DE SÍLICE LAS TRES A LA

DERECHA

95

FIGURA N°10 CUBOS DE MORTERO POLIMÉRICOS DE FLUORITA Y SÍLICE

(DOSF. 1:2.5 Y 1:3). FLUORITA DELANTE Y SILICE ATRÁS

FIGURA N°11

VIGUETAS Y CUBOS DE MORTERO CONVENCIONAL (DOSF. 1:2)

96

TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS

La selección de los instrumentos empleados para la recolección de datos, se

realizó atendiendo a la validez que ofrecen, pues permite realmente la medición de la

variable obteniendo una respuesta observable. Al Respecto Batista P., Fernández C.,

Hernández S. (2003) acota que:

“Un instrumento de medición adecuado es aquel que registra datos observables que

representan verdaderamente los conceptos o las variables que el investigador tiene en

mente. En términos cuantitativos: capturo verdaderamente la realidad que deseo

capturar”. (p. 345).

La realización de esta investigación requiere de frecuentes consultas a fuentes

bibliográficas, normas y a especialistas en la materia; así como de la observación

directa facilitada por la ejecución de los ensayos mecánicos y de los datos tabulados,

con el fin de obtener los respectivos resultados para el análisis de los mismos.

Los utensilios e instrumentos empleados en estos estudios son los de uso común del

laboratorio:

* Moldes.

* Martillos.

* Guantes

* Tapa bocas

* Balanza.

* Cedazos.

* Cilindros graduados.

* Recipientes de mezclado, paletas, cucharas de albañil.

* Maquinaria: trituradora, prensa hidráulica, moledora etc.

97

A continuación se describirán los materiales y ensayos a realizar.

MATERIALES

Los materiales seleccionados para el diseño de los morteros a estudiar,

son los siguientes:

MORTERO CONVENCIONAL

CEMENTO: El cemento a utilizar será el portland tipo I.

ARENA DE SILICE: La arena que se utilizó poseía una gradación ya establecida la

cual se estudió mediante la Norma COVENIN para así obtener estos datos.

AGUA POTABLE

MORTERO NO CONVENCIONAL

ARENA DE SILICE: La arena que se utilizó poseía una gradación ya establecida la

cual se estudió mediante la Norma COVENIN para así obtener estos datos.

FLUORITA: Este material proviene de una empresa nacional el cual fue importado

desde Colombia. (CAL Y CARBON C.A).

FIBRA DE VIDRIO: Este material proviene de una empresa nacional. (PUNTO

RESINAS C.A).

RESINA TERMOESTABLE Y CATALIZADOR: Ambos materiales provienen de

empresas nacionales. (PUNTO RESINAS C.A, INTEQUIM C.A, CLARIANT DE

VENEZUELA).

METODOLOGIA

98

Para seguir la secuencia del diseño experimental primero se preparan todos los

materiales a utilizar antes de realizar la mezcla, esto implica comenzar por el

siguiente procedimiento:

PROCESO DE TRITURACION DE LA FLUORITA

Para obtener una granulometría estándar del tamaño de la arena para morteros

fue necesario hacer una trituración por impacto a la fluorita mediante golpes con

mandarria y una máquina trituradora para así obtener un tamaño de agregado pasante

del tamiz número 4, este proceso se llevó a cabo en 2 instalaciones diferentes,

primero en el laboratorio de geología y estudios de rocas de la UNIVERSIDAD

NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNIA “ANTONIO JOSE DE

SUCRE”, ubicada en Barquisimeto estado Lara, allí se obtuvo un tamaño de

partículas que no cumplió con el establecido en la norma COVENIN para arenas, por

lo cual fue necesario llevar toda la muestra al laboratorio de ensayos de materiales

del Decanato de Ingeniería Civil de la UCLA, el cual posee una máquina

trituradora con mandíbulas más ajustadas, en la cual si cumplió con el tamaño

correspondiente a las arenas exigido por la norma COVENIN 255 – 1998

, el procedimiento se llevó a cabo de la siguiente manera:

1- Se coloca la porción grande de fluorita sobre el piso de manera que no se

afecte la superficie del mesón mediante los impactos.

2- Se dan golpes a la roca con la mandarria de forma rítmica hasta obtener

trozos más pequeños.

3- Se gradúan las mandíbulas mecánicas de la máquina trituradora al tamaño que

se desea la porción de arena.

4- Se van colocando porciones de rocas trituradas con la mandarria en la tolva de

la máquina trituradora como se muestra en las figuras 12, 13,14 y 15.

5- Se enciende la máquina y se tritura toda la fluorita fragmentada por la

mandarria.

6- La porción triturada se recolecta en sacos.

99

FIG.12 FIG.13

MÁQUINA TRITURADORA DEL LABORATORIO DE GEOLOGÍA DE UNEXPO-

BARQUISIMETO.

FIG. 14 FIG. 15

MÁQUINA TRITURADORA DEL LABORATORIO DE MATERIALES DEL

DECANATO DE ING. CIVIL DE LA UCLA.

DOSIFICACION DEL MORTERO NO CONVENCIONAL

Aplicando la metodología de Prueba y Error, se emplearon diferentes

dosificaciones variando los porcentajes en peso de cada uno de los componentes, para

100

decidir la sustitución del 100% del cemento requerido para la elaboración de las

muestras por la resina y se ajustó 2 diferentes porcentajes de la fibra de vidrio ( 1% y

2%), manteniendo el porcentaje de agregados constante en la dosificaciones

siguiendo el objetivo de la investigación como fin y por ser las que proporcionaba

mayor trabajabilidad y ajustes a los objetivos propuestos inicialmente. La Elaboración

de la mezcla de mortero polimérico, se utilizó como referencia la Norma Venezolana

COVENIN 354:2001 “Concreto. Método para Mezclado en el Laboratorio” (1ra

Revisión). Cada mezcla se elaboró llevando a cabo el siguiente procedimiento:

Cada uno de los materiales y aditivos se evaluaron previamente con el

propósito de confirmar su calidad y se realizaron los ajustes en el diseño del mortero.

En la tabla N° 13 y N 14 se muestra las dosificaciones y los pesos de los materiales

para las probetas cubicas y las viguetas.

FUENTE PROPIA. TABLA N°13. DOSIFICACIÓN MORTERO NO

CONVENCIONAL PARA LOS CUBOS.

Dosificación por peso de la mezcla Mortero no Convencional para los cubos.

Relación resina: agregado

Tipo de agregado

Arena (g)

Resina (g)

fibra de vidrio (g) 1%


1:2,5 Fluorita

714,29 285,71 2,857 5,71

1:3 750 250 2.5 5

1:2,5 Sílice

714,29 285,71 2,857 5,71

1:3 750 250 2,5 5

101

FUENTE PROPIA. TABLA N°14. DOSIFICACIÓN MORTERO NO

CONVENCIONAL PARA LAS VIGUETAS.

Tomando como ejemplo la dosificación 1:2,5 esto quiere decir que por una

unidad de resina son 2,5 unidades de agregado (Sílice o fluorita). Se tomaron estas

dosificaciones para la realización de las viguetas ya que fueron las que obtuvieron los

mejores resultados en los ensayos de resistencia compresión y porosidad de los cubos

previamente ensayados. Debido a no contar con suficiente material se decidió realizar

con estas.

DOSIFICACION DEL MORTERO PATRON

La dosificación se realizó según el procedimiento establecido en la norma

COVENIN 497- 93, especificado en el punto 5.1.4., dosificación del mortero se,

asumió la relación 1:2 como se muestran en la Tablas N°15 y N°16.

FUENTE PROPIA. TABLA N°15. DOSIFICACIÓN MORTERO CONVENCIONAL

PARA LOS CUBOS.

Dosificación por peso de la mezcla Mortero Convencional para las viguetas

Relación cemento: agregado cemento(g) Arena(g) Agua (g)

1:2 500 1000 209 FUENTE PROPIA. TABLA N°16. DOSIFICACIÓN MORTERO CONVENCIONAL

PARA LAS VIGUETAS.

Dosificación por peso de la mezcla Mortero no Convencional para las viguetas

Relación resina: agregado

Tipo de agregado

Arena (g)

Resina (g)



1:3 Fluorita 1400 467 5

1:2,5 Sílice 1300 520 10,4

Dosificación por peso de la mezcla Mortero Convencional para los cubos

Relación cemento: agregado cemento(g) Arena(g) Agua (g)

1:2 500 1000 209

102

PREPARACION DE LA MEZCLA DE MORTERO POLIMERICO

Para preparar la mezcla fue necesario tomar varias medidas de seguridad con

la utilización de los siguientes equipos de protección:

- Bata de laboratorio.

- Guante de látex.

- Lentes de seguridad.

- Tapa boca.

En la preparación de la mezcla se tuvo que trabajar en un ambiente

aireado ya que los vapores y olor que producen la resina son dañinos si se encuentran

concentrados en lugares cerrados o con poca circulación de aire.

Procedimiento:

1. Utilizar los equipos de seguridad.

2. Pesar la resina según lo que indique la dosificación preestablecida (FIG 18)

3. Pesar el agregado según lo indica la dosificación preestablecida.

4. En un recipiente mezclar con una espátula la resina, la fibra de vidrio y el

agregado hasta obtener una mezcla homogénea durante unos 3 min

aproximadamente (FIG 17)

5. Colocar el catalizador en las proporciones indicadas en la dosificación para

hacer reaccionar a la resina y mezclar por 30 seg (FIG 20)

6. Verter rápidamente a los moldes previamente preparados con el aceite

desmoldante (FIG 21)

7. Compactar la mezcla vertida en los moldes con una varilla de vidrio.

8. Dejar secar hasta el fraguado.

103

FIG. 16 FIG. 17

RESINA Y CATALIZADOR MEZCLA MORTERO POLIMÉRICO CON SÍLICE

FIG.18 FIG.19

PESO DE LA RESINA Y AGREGADO MEZCLA DE LA RESINA Y FIBRA

DE VIDRIO.

104

FIG.20 FIG. 21

MEZCLA DE MORTERO NO CONVENCIONAL. VERTIDO DE MEZCLA EN

MOLDE.

ENSAYOS REALIZADOS

1. Granulometría de los agregados.

2. Peso unitario de los agregados

3. Porosidad.

4. Resistencia a la compresión.

5. Resistencia a la tracción por flexión de morteros.

6. Tiempo de polimerización del mortero.

105

NORMAS COVENIN UTILIZADAS

Normas a emplear en los ensayos del mortero. Los ensayos referidos en la

investigación se utilizaran las siguientes normas:

COVENIN 254: “Cedazos de ensayos”.

COVENIN 255: “Agregados. Determinación de la composición

granulométrica”.

COVENIN 263: “Método de ensayo para determinar el peso unitario

del agregado”.

COVENIN 277: “Concreto. Agregados. Requisitos“.

COVENIN 484: “Cemento portland. Determinación de la resistencia a

la compresión de morteros en probetas cúbicas de 50,8 mm de lado”.

COVENIN 356: Aditivos químicos utilizados en el concreto.

Especificaciones.

COVENIN 354: Concreto. Método para mezclado en el laboratorio.

COVENIN 352: Método de ensayo para determinar el tiempo de

fraguado de mezclas de concreto por resistencia a la penetración.

106

Ensayo de Granulometría.

NORMA COVENIN 255 – 1998

Agregados. Determinación de la composición Granulométrica.

Objetivos:

Calcular el módulo de finura de los agregados finos.

Materiales y Equipos a Utilizar

Balanza

Tamizadora de agregados fino

Tamices

Agregados en condición de humedad seca

Procedimiento

1. Se tomó una porción de muestra en la pila, en la base de la misma, en el centro y en

el tope.

2. Se pesaron 1000 gramos aproximadamente de fluorita y 1000 gramos de arena de

sílice. Cada material por separado para su debido control y almacenamiento(FIG 23)

3. Se colocó los agregados finos en la tamizadora, por un periodo aproximado de tres

(03) minutos (FIG 22)

4. Se pesaron los agregados retenidos en cada tamiz (FIG 24)

5. Se determinaron los pesos pasantes sumando los pesos retenidos y restándolos al

peso total de cada muestra.

6. Se obtuvieron los porcentajes retenidos, retenidos acumulados y pasantes.

7. Se calculó el módulo de finura de la fluorita y arena de sílice.

Para calcular el módulo de finura se utilizó la siguiente formula:

𝐌𝐅 = Ʃ % 𝑨𝒄𝒖𝒎𝒖𝒍𝒂𝒅𝒐𝒔

𝟏𝟎𝟎 (Ec. 2)

107

FIG. 22 TAMIZADORA MECÁNICA. FIG.23 MATERIAL TAMIZADO.

AGREGADOS

FIGURA N°24 MATERIALES PASANTES DE LOS DIFERENTES TAMICES.

108

Ensayo para la determinación del Peso Unitario de los agregados.

NORMA COVENIN 263 - 78

Método de ensayo para determinar el peso unitario del agregado.

Objetivos:

Calcular el peso unitario del agregado.


Balanza

Barra compactadora

Recipiente cilíndrico

Procedimiento

1. Se tomó la muestra de manera aleatoria.

2. Se colocó en el envase metálico

3. Se pesó el envase con la muestra suelta (FIG 28)

4. Se determinó el peso unitario suelto del agregado.

5. Para el peso unitario compacto, con la barra compactadora se le da 25 golpes a la

primera capa de la muestra (FIG 26,27)

6. Se añade la segunda capa y se repite el procedimiento descrito anteriormente y se

enrasa.

7. Se pesó el envase con la muestra compactada.

8. Se determinó el peso unitario compactado del agregado.

El peso unitario de los agregados se calculó con la siguiente formula:

𝑃𝑢 =𝑤𝑠

𝑣𝑟 (Ec. 3)

Dónde:

109

Pu=Peso unitario en Kg/m³

Ws=Peso en el aire de la muestra seca, en Kg

Vr= Volumen del recipiente en m³

FIG.25 MOLDE Y BARRA COMPACTADORA. FIG.26 COMPACTACIÓN

DEL AGREGADO.

FIG.27 COMPACTACIÓN DEL AGREGADO. FIG.28 PESADO DEL MATERIAL.

110

Ensayo de Porosidad.

NORMA COVENIN 273-78

Método de ensayo para determinar el porcentaje de porosidad de cada tipo de mezcla

de mortero no convencional y mortero patrón.

Objetivos:

Calcular el porcentaje de porosidad de cada tipo de mezcla de mortero no

convencional.


Moldes cúbicos

Balanza

Mezcla de mortero no convencional.

Mezcla de mortero convencional.

Procedimiento

1. Se elaboró cada tipo de mezcla de mortero no convencional y convencional.

2. Se realizaron probetas cubicas.

3. Se dejaron que polimericen a temperatura ambiente durante 48 horas.

4. Se sumergieron las probetas en agua durante 7 días para la muestra hecha con

mortero no convencional y 28 días para la muestra de mortero convencional (FIG

29,30)

5. Se realizó el ensayo de porosidad y absorción midiendo tres pesos que son peso seco,

peso saturado con superficie seca y peso sumergido tanto para la muestra patrón

como para las muestras hechas con mortero polimérico según lo indicado en la

NORMA COVENIN; éste se determinara por medio de la balanza hidrostática (FIG

31,32)

6. Finalmente, las muestras se secó a una temperatura de 105 °C hasta peso constante.

111

Se resalta que para las muestras de mortero polimérico no se metieron en el horno ya

que el calor del horno pudiese alterar las propiedades del mortero. Se determinó la

porosidad por muestra, donde la porosidad total es expresada en porcentaje, de

acuerdo con la siguiente expresión:

% 𝑷𝒐𝒓𝒐𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅𝑻𝒐𝒕𝒂𝒍 = 𝑾𝒔𝒂𝒕𝒖𝒓𝒂𝒅𝒐−𝑾𝟏𝟎𝟓°𝐂

𝑾𝒔𝒂𝒕𝒖𝒓𝒂𝒅𝒐−𝑾𝒔𝒖𝒎𝒆𝒓𝒈𝒊𝒅𝒐𝒙𝟏𝟎𝟎 (Ec. 4)

También con esos resultados se calculó el porcentaje de absorción, la porosidad real,

densidad total porosidad en la durabilidad, con las siguientes formulas:

%𝑨 =𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒔𝒂𝒕𝒖𝒓𝒂𝒅𝒐−𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒔𝒆𝒄𝒐

𝒑𝒆𝒔𝒐 𝒔𝒆𝒄𝒐𝒙𝟏𝟎𝟎 (Ec. 5)

%𝑷𝒓 =𝑺𝒈−𝑩𝒅

𝑺𝒈𝒙𝟏𝟎𝟎 (Ec. 6)

𝑩𝒅 =𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒔𝒆𝒄𝒐

𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒔𝒂𝒕𝒖𝒓𝒂𝒅𝒐−𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒔𝒖𝒎𝒆𝒓𝒈𝒊𝒅𝒐 (Ec. 7)

112

FIG. 29. MUESTRA NO CONVENCIONAL. FIG. 30. MUESTRA CONVENCIONAL.

PROBETAS SUMERGIDAS PARA LUEGO PESARLAS.

FIG. 31. PESO SATURADA CON SUPERFICIE SECA FIG. 32. PESO SUMERGIDO.

113

Ensayo de Compresión de Probetas cubicas de Mortero.


Método de ensayo utilizado para la determinación de la Resistencia a la Compresión de

morteros de cemento (MEZCLA PATRON), usando probetas cubicas de 5,08 cm de

lado.

Objetivos:

Determinar la resistencia a compresión de morteros de cemento (MEZCLA

PATRON).


Molde metálico

Cemento

Arena

Recipientes

Barra para compactar

Prensa Hidráulica

Procedimiento

1. La dosificación se realizó según el procedimiento establecido en la NORMA

COVENIN 497 especificado en el punto 5.1.4, Dosificación del Mortero.

2. Se elaboraron seis probetas prismáticas patrón para ensayar a los 28 días.

3. Se utilizaron 500 gr de cemento, 1000 gr de arena de sílice y 209 gr de agua para la

mezcla patrón.

4. Se mezcló manualmente hasta obtener un mortero.

5. Se vertió en los moldes metálicos en tres capas, previamente engrasados.

6. Cada capa fue compactada con veinticuatro (24) golpes, distribuidos de manera

uniforme.

114

7. Se extrajeron las posibles burbujas del interior de las probetas, dando suaves golpes.

8. Se enrasó la superficie de cada probeta cubica.

9. Se dejaron reposar los cubos durante un periodo de veinticuatro (24) horas.

10. Transcurrido el tiempo, se desmoldaron las probetas cubicas, se identificaron y se

sumergieron en agua.

11. Las probetas se retiraron del agua el día anterior a la fecha de ensayo.

12. Se tomaron las medidas de cada cubo (ancho y alto) en centímetros y se registró su

peso en kilogramos.

13. Se trasladó cada cubo a la Prensa.

14. Se centró el cubo y se procede a comprimir.

15. Se registró el valor de la carga suministrado por la prensa, para luego proceder a

calcular el valor de la resistencia. (FIG 33,34)

FIG. 33 FIG. 34

PROBETAS ENSAYADAS MEDIANTE EL ENSAYO DE COMPRESIÓN.

115

Ensayo de Compresión de Probetas cubicas de Mortero no convencional.

Método de ensayo utilizado para la determinación de la Resistencia a la Compresión de

Morteros No Convencionales, usando probetas cubicas de 5,08 cm de lado.

Objetivos:

Determinar la resistencia a compresión de morteros no convencionales.


Molde metálico

Resina de Poliéster

Fibra de vidrio

Arena de sílice

Arena normalizada

Fluorita

Recipientes

Prensa Hidráulica

Procedimiento

1. Las dosificaciones se realizaron según las tablas mostradas en el apartado de

dosificación de mortero no convencional.

2. Se elaboraron tres probetas por cada dosificación.

3. Se mezclaron de forma manual hasta obtener un mortero.

4. Se vertieron en los moldes metálicos en tres capas, previamente encerados.

5. Cada capa se compacto con veinticuatro (24) golpes, distribuidos de manera

uniforme.



116

8. Se dejaron reposar los cubos durante un periodo de veinticuatro (24) horas.


dejaron reposar por 168 horas, (7 días).

10. Se tomaron las medidas de cada cubo (ancho y alto) en centímetros y se registraron

su peso en kilogramos.

11. Se trasladaron cada cubo a la Prensa (FIG 36)

12. Se centró el cubo y se procedió a comprimir.


calcular el valor de la resistencia. (FIG 35)

FIG. 35 PROBETAS POR CADA DOSIFICACIÓN FIG.36 ENSAYO A COMPRENSIÓN DE

PROBETAS

117

Ensayo de Tracción por flexión de Morteros.


Método de ensayo utilizado para la determinación de la Resistencia a la Tracción por

flexión de morteros (MEZCLA PATRON).

Objetivos:

Determinar la resistencia a tracción por flexión de morteros de cemento

(MEZCLA PATRON).


Molde metálico de las probetas

Cemento

Arena

Recipientes


Máquina para el ensayo a flexión

Procedimiento

1. La dosificación se realizaron según el procedimiento establecido en la NORMA

COVENIN 497 especificado en el punto 5.1.4, Dosificación del Mortero.

2. Se elaboraron tres probetas prismáticas patrón para ensayar a los 28 días.

3. Se utilizaron 450 gr de cemento, 1350 gr de arena y 225 gr de agua para la mezcla

patrón.

4 .Se mezclaron hasta obtener un mortero.

5. Se vertieron en los moldes metálicos en dos capas, previamente engrasados. (FIG 37)

6. Cada capa se compacto con sesenta (60) golpes, distribuidos de manera uniforme.


118


9. Se dejaron reposar los cubos durante un periodo de veinticuatro (24) horas. (FIG 38)


sumergieron en agua.

11. Las probetas se retiraron del agua el día anterior a la fecha de ensayo.

12. Se tomaron las medidas de cada prisma (ancho y alto) en centímetros y se registró su

peso en kilogramos.

13. Se trasladaron cada prisma a la Maquina de ensayo.

14. Se centró el prisma y se procede a comprimir. (FIG 39)

15.Se registró el valor de la carga suministrado por la máquina, para luego proceder a

calcular el valor de la resistencia de acuerdo a la siguiente expresión:

𝑴𝒓 =𝟑𝑷𝑳

𝟐𝒉 (Ec. 8)

Donde

Mr: Módulo de rotura en MPa

P: Carga máxima aplicada, indicada por la máquina de ensayo en N

H: lado de la probeta 40 mm

L: luz libre de la probeta en mm

119

FIG. 37 ELABORACIÓN PROBETAS PRISMÁTICAS.

FIG. 38 PROBETAS PRISMÁTICAS IDENTIFICADAS FIG. 39 ENSAYO

A TRACCIÓN POR FLEXIÓN.

120

Ensayo de Tracción por flexión de Mortero no convencional.

Método de ensayo utilizado para la determinación de la Resistencia a la Tracción por

flexión de morteros no convencional.

Objetivos:

Determinar la resistencia a compresión de morteros no convencionales.


Molde metálico de probetas

Mortero no convencional

Recipientes


Máquina para el ensayo a flexión

Procedimiento

1. Las dosificaciones de los morteros no convencionales elegidos son las que

obtuvieron los tres valores con mayor resistencia a la compresión.

2. Se elaboraron tres probetas prismáticas por cada dosificación.

3. Se mezclaron hasta obtener un mortero.

4. Se vertieron en los moldes metálicos en dos capas, previamente encerados.

5. Cada capa se compacto con sesenta (60) golpes, distribuidos de manera uniforme.


7. Se enrasó la superficie de cada probeta.

8. Se dejaron reposar las probetas durante un periodo de veinticuatro (24) hrs. (FIG 40)

9. Transcurrido el tiempo, se desmoldaron las probetas, se identificaron y se dejaron

121

reposar por 24 horas.

10. Se tomaron las medidas de cada probeta prismática (ancho y alto) en centímetros y se

registra su peso en kilogramos.

11. Se trasladaron cada prisma a la Maquina de ensayo. (FIG 41)

12. Se centró el prisma y se procede a comprimir.


calcular el valor de la resistencia de acuerdo a la siguiente expresión:

𝑴𝒓 =𝟑𝑷𝑳

𝟐𝒉 (Ec. 8)

Donde

Mr: Módulo de rotura en MPa

P: Carga máxima aplicada, indicada por la máquina de ensayo en N

H: lado de la probeta 40 mm

L: luz libre de la probeta en mm

122

FIG. 40 PROBETAS DE MORTERO NO CONVENCIONAL. FLUORITA

IZQUIERDA Y SILICE DERECHA.

FIG. 41 ENSAYO A TRACCIÓN POR FLEXIÓN. PROBETA SILICE

123

Tiempo de polimerización de los morteros no convencionales.

Método para calcular el tiempo de polimerización de los morteros no convencionales.

Objetivos:

Calcular el tiempo de polimerización de los morteros no convencionales.


Cronometro

Resina de Poliéster

Catalizador

Fibra de vidrio

Agregados finos

Moldes de probeta

Termómetro

Procedimiento

1. Las dosificaciones elegida para determinar el tiempo de polimerización de morteros

no convencionales fueron aquellos que obtuvieron los tres mayores resultados a la

resistencia a la compresión.

2. Se mezclaron los componentes sin el catalizador hasta obtener un mortero.

3. Se agregó el catalizador y se mezcló por 2 minutos aproximadamente.

4. Se utilizó un cronometro para medir el tiempo de polimerización a partir de la

incorporación del catalizador a la mezcla.

5. Se agregó la mezcla a los moldes de probetas.

6. Se chequeo continuamente la temperatura de la probeta con un termómetro hasta que

esta llegue a medir entre 20 – 27 ˚C.

7. Una vez alcanzada la temperatura deseada, se detiene el cronometro. (FIG 42)

8. Se Anotó el tiempo transcurrido (tiempo de polimerización).

124

FIG. 42 CALCULANDO TIEMPO DE POLIMERIZACIÓN. MEZCLA DE RESINA

CON FLUORITA

125

CAPITULO IV

ANALISIS DE LOS RESULTADOS

Se realizará un análisis global de los datos obtenidos durante el desarrollo de

la parte experimental de este trabajo, empezando desde los datos iníciales en cuanto a

la selección de los materiales para la elaboración de los morteros hasta su

culminación, seguidamente se analizarán los resultados de los ensayos, donde tiene

influencia la dosificación y los materiales del mortero.

GRANULOMETRIA:

SÍLICE

Luego de realizar el ensayo de granulometría, se obtuvieron los datos para

realizar la gráfica granulométrica. En la siguiente tabla N° 17 se pueden observar los

resultados que derivaron del tamizado de la arena sílice:

Granulometría de Sílice

Tamiz # Abertura (mm) Peso retenido % Retenido %Acumulativo % Pasante

3/8´´ 9,51 0 0 0 100

4 4,76 0 0 0 100

8 2,38 31,5 3,16 3,16 96,84

16 1,19 836,1 83,77 86,93 13,07

30 0,59 124 12,42 99,35 0,65

50 0,297 0,2 0,02 99,37 0,63

100 0,149 0 0 99,37 0,63

200 0,074 3,4 0,34 99,72 0,28

pasante 200 2,8 0,28 100 0

FUENTE PROPIA. TABLA N°17 GRANULOMETRÍA DE SÍLICE

126

En la tabla anterior se puede observar que no hay presencia de ultrafinos

pasante del tamiz 200, esto se debe a que el material antes de ser ensayado fue lavado

para quitar esa porción de ultrafinos los cuales podían desmejorar la apariencia de las

probetas a estudiar.

Con los resultados obtenidos se elaboró la curva granulométrica de la arena de

sílice, según lo muestra la gráfica N°1:

FUENTE PROPIA. GRAFICA N°1 GRANULOMETRÍA ARENA DE SÍLICE

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,010,1110100

GRANULOMETRIA ARENA DE SILICE

GRANULOMETRIAAbertura del tamiz

% P

asan

te

127

FLUORITA

Luego de realizar el ensayo de granulometría, se obtuvieron los datos para

realizar la gráfica granulométrica.

En la siguiente tabla N° 18 se pueden observar los resultados que derivaron

del tamizado de la arena fluorita:

Granulometría de Fluorita

Tamiz #

Abertura (mm)

Peso retenido % Retenido %Acumulativo

%

Pasante

3/8´´ 9,51 0 0 0 100

4 4,76 0 0 0 100

8 2,38 558,2 55,86 55,86 44,14

16 1,19 302,5 30,27 86,13 13,87

30 0,59 118 11,8 97,93 2,07

50 0,297 2,1 0,21 98,14 1,86

100 0,149 4,7 0,47 98,61 1,39

200 0,074 12,6 1,26 99,88 0,12

pasante 200 1,2 0,12 100 0

FUENTE PROPIA. TABLA N°18 GRANULOMETRÍA DE FLUORITA.

Al igual que la arena de sílice se puede observar en la tabla de los datos

obtenidos de la fluorita que no hay presencia de ultrafinos ya que la fluorita también

paso antes de ser ensayada por un proceso de lavado de ultrafinos, esto con el

objetivo de no desmejorar la apariencia de las probetas realizadas.

Con estos resultados se elaboró la curva granulométrica correspondiente a la

arena de fluorita que se muestra a continuación según la gráfica N°2:

128

FUENTE PROPIA. GRAFICA N°2 GRANULOMETRÍA ARENA DE FLUORITA

Con los resultados de las gráficas anteriores se elaborara la gráfica N°3,

en la cual se superponen las gráficas anteriores con las gráficas obtenidas de los

límites granulométricos superior e inferior para arenas según la NORMA COVENIN

277-83.

La siguiente tabla N° 19 representa todos los valores a graficar:

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,010,1110100

GRANULOMETRIA ARENA DE FLUORITA

GRANULOMETRIA

% P

asan

te

Abertura del tamiz

129

FUENTE PROPIA. TABLA N°19 LIMITES GRANULOMÉTRICOS VS

GRANULOMETRÍA DE SÍLICE Y FLUORITA

FUENTE PROPIA. GRAFICA N°3 GRANULOMETRIA DE SILICE Y FLUORITA

VS LIMITES GRANULOMETRICOS

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,010,1110100

Limites Granulometricos

Limite granulometrico

Fluorita

Silice

% P

asan

te

Abertura del tamiz

Limites

granulométricos

Tamiz # Abertura

(mm)

%

Pasante

inferior

%

Pasante

superior

%

Pasante

de

Fluorita

%

Pasante

de Sílice

3/8´´ 9,51 100 100 100 100

4 4,76 85 100 100 100

8 2,38 60 95 44,14 96,84

16 1,19 40 80 13,87 13,07

30 0,59 20 60 2,07 0,65

50 0,297 8 30 1,86 0,63

100 0,149 2 10 1,39 0,63

200 0,074 0 0 0,12 0,28

pasante 200 0 0 0 0

130

Al observar la gráfica se puede ver que tanto la fluorita como la sílice

tienen una granulometría que no está completamente dentro de los límites

establecidos en la NORMA COVENIN 277-83, dando como resultado que los

agregados son arenas gruesas, para corroborar esta información se calculó el módulo

de finura el cual nos indicara si la arena es gruesa y corroborara el estudio de

granulometría realizado.

MODULO DE FINURA DE LOS AGREGADOS

Luego de realizar la composición granulométrica los resultados expresan de

forma rápida y breve el índice de proporción de finos o gruesos presentes tanto en la

fluorita como en la sílice, mediante el módulo de finura.

Para la sílice el módulo de finura será:

𝑀𝐹 =487.9

100= 4.879

Para la fluorita el módulo de finura

𝑀𝐹 =536.55

100= 5.36

Los límites establecidos por la norma para el módulo de finura es de 2.3-

3.5, esto quiere decir que tanto la arena de sílice y la arena de fluorita son ARENAS

GRUESAS.

PESO UNITARIO DE LOS AGREGADOS

Luego del ensayo se determinó el peso unitario del agregado el cual fue

comparado con los valores establecidos por la norma.

131

Para el peso unitario suelto se muestra en la Tabla N°20 los resultados:

Peso unitario suelto de los agregados

Agregado Peso unitario suelto (kg/m3) Valores normativos (kg/m3)

Fluorita 1450.3 1450-1650

Sílice 1414.93 1450-1650

FUENTE PROPIA. TABLA N° 20 PESO UNITARIO SUELTO DE LOS

AGREGADOS

Se observa que la fluorita está dentro del límite acercándose bastante al

límite inferior, pero la sílice esta fuera de rango esto quiere decir que el agregado

tiene una tendencia hacia los gruesos.

Ahora analicemos para el peso unitario compacto según la Tabla N°21:

FUENTE PROPIA. TABLA N°21 PESO UNITARIO COMPACTO DE LOS

AGREGADOS

Se observa que ambos valores tanto de la fluorita como de la sílice, están fuera de

rango lo que significa que el agregado tiene una clara tendencia hacia los gruesos.

Peso unitario compacto de los agregados

Agregado Peso unitario compacto (kg/m3) Valores normativos (kg/m3)

Fluorita 1556,42 1650-1800

Sílice 1521,05 1650-1800

132

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS DE LOS MORTEROS EN ESTADO

ENDURECIDO

POROSIDAD

Los resultados obtenidos en el ensayo de porosidad se resumen en la

siguiente Tabla N°22 y para ser un análisis comparativo de las mezclas poliméricas

con las mezclas patrón se presentaran unos gráficos que definen el comportamiento:

Material Fluorita Sílice Mortero patrón

Dosificación 1:3 1:2.5 1:3 1:2.5 1:2 con fino 1:2 sin fino

%Absorción 0,23 0,079 0,16 0,16 9,65 8,69

%P. aparente 0,43 0,155 0,3 0,292 18,96 18,74

%P. real 5 0,81 1,68 3,97 22,95 20,88

Bd 1,898 1,959 1,849 1,835 1,965 1,993

FUENTE PROPIA. TABLA N°22 RESULTADOS ENSAYO DE POROSIDAD

En la tabla se puede observar que para las 2 dosificaciones de las probetas

que contenían Sílice, el comportamiento es igual en cuanto a absorción y porosidad

aparente con una diferencia notable en la porosidad real, esto puede estar relacionado

con la cantidad del material usado, por su forma que le permite un mejor acomodo de

las partículas.

Al igual que la sílice en la fluorita también se presenta un

comportamiento parecido en cuanto a la absorción y la porosidad aparente para

ambas dosificaciones con diferencia en la porosidad real debido a la relación con la

cantidad de agregado usado, por su forma que le permite un mejor acomodo.

133

Los resultados obtenidos para el mortero patrón presentan un

comportamiento similar para todos los parámetros, ya que ambas dosificaciones se

hicieron con el mismo tipo de arena, la variación está en que una dosificación es con

finos y otra sin finos.

De este modo se puede notar que para todas las mezclas la densidad real

es mayor a la densidad aparente, esto quiere decir que hay interconexión entre los

poros.

Las siguientes graficas N°4 y N°5 muestran una comparación de la

porosidad y absorción entre las diferentes mezclas de mortero polimérico con el

mortero patrón:

FUENTE PROPIA. GRAFICA N°4 POROSIDAD REAL MORTERO POLIMÉRICO

CON SÍLICE, FLUORITA VS MORTERO PATRÓN

1:3 1:2.5 1:3 1:2.5 1:2 Cf 1:2 Sf

Series1 5 0,81 1,68 3,97 22,95 16,95

0

5

10

15

20

25

% P

oro

sid

ad

Porosidad real mortero polimerico con silice,fluorita vs mortero patron

Mortero Polimerico con silice

Mortero patron

Mortero Polimerico con Fluorita

134

FUENTE PROPIA. GRAFICA N° 5 ABSORCIÓN DEL MORTERO POLIMÉRICO

CON SÍLICE, FLUORITA VS MORTERO PATRÓN

Según las gráficas está claro que para los morteros estudiados de matriz

polimérica los rangos de porosidad oscilan entre 0-5%, esto evidencia que el mortero

es poco poroso, mientras que el mortero patrón el rango de porosidad esta entre 8-

25%, lo que quiere decir que tiene un nivel de porosidad significativo, es decir casi

una cuarta parte del volumen total del mortero patrón corresponde a poros en su

interior. Comparando estos datos con los valores establecidos en el Manual DURAR,

para estimar la durabilidad, resultan con una inadecuada durabilidad. Por el contrario

los morteros que usan polímeros como material aglomerante son de una alta

durabilidad, muy por debajo de 10% de porosidad total.

1:3 1:2.5 1:3 1:2.5 1:2 Cf 1:2 Sf

Series1 0,23 0,079 0,16 0,16 9,65 8,69

0

2

4

6

8

10

12

% A

bso

rcio

n

Absorcion del mortero polimerico con silice, fluorita vs mortero patron

Mortero Polimerico con silice

Mortero patron

Mortero Polimerico con fluorita

135

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN

La resistencia a comprensión en probetas cubicas de mortero (PATRON)

debe alcanzar el 100% de su resistencia de diseño a los 28 días. La dosificación para

la mezcla Patrón es 1:2, con una resistencia de diseño a la compresión de 310 Kg/cm2

según la Tabla N°23.

Tabla de dosificación del mortero Patrón por m3 de mortero

Mezcla

Resistencia a la

compresión fc

(Kg/cm2)

Cemento(Kg) Arena

(m3)

Agua

(Lts)

1:2 310 510 0,97 220

FUENTE PROPIA. TABLA N° 23 DOSIFICACIONES PARA MORTERO

A continuación se presenta la siguiente Tabla N°24 mostrando los resultados

de la resistencia a compresión a los 28 días.

Dosificación 1:2-Fc 310 Kg/cm2

Muestra Fecha Edad(días) Alto(cm) Ancho(cm) Área

(cm2) Carga(Kg)

Resistencia

(Kg/cm2)

Patron-I ago-13 28 5,16 5,16 26,63 9450 354,9

Patron-II ago-13 28 5,15 5,15 26,52 7120 268,5

Patron-III ago-13 28 5,1 5,1 26,01 12070 464,1

Resistencia Prom 362,5

FUENTE PROPIA. TABLA N° 24 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN 28 DÍAS.

MORTERO PATRÓN.

En la tabla anterior se verifica que a los 28 días del ensayo, la resistencia de

diseño de la mezcla PATRON PROMEDIO alcanzo y supero el 100%, indicando que

esta dosificación que contiene arena de sílice, cemento y agua es ACEPTABLE.

136

La resistencia a la compresión de los Morteros Poliméricos no

Convencional se evaluó a los 7 días de su realización y así poder ver el

comportamiento de los distintos diseños de mezclas propuestos. A continuación se

muestra los resultados del ensayo a compresión de las dosificaciones de morteros

poliméricos según la gráfica N°6.

FUENTE PROPIA. GRAFICA N° 6 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN 3 DÍAS.

MORTEROS NO CONVENCIONALES.

A1% - 1:3: Arena de sílice con 1% de fibra de vidrio – dosificación 1:3

A1% - 1:2,5: Arena de sílice con 1% de fibra de vidrio – dosificación 1:2,5

B1% - 1:3: Fluorita con 1% de fibra de vidrio – dosificación 1:3

B1% - 1:2,5: Fluorita con 1% de fibra de vidrio – dosificación 1:2,5





137

En la tabla anterior se observa que los mayores resultados para la muestra A

(Arena de sílice) fue A2% - 1:2,5 (Arena de sílice / 2% fibra de vidrio / dosificación

1:2,5) obteniendo una resistencia a la compresión de 805 kg/cm2.

Para la muestra B (Fluorita) el mayor resultado lo obtuvo la muestra B2% -

1:3 (Fluorita / 2% fibra de vidrio / dosificación 1:3) obteniendo una resistencia a la

compresión de 775 kg/cm2.

La diferencia entre las muestras descritas anteriormente es considerable con

una variación de 30 kg/cm2. Aunque las demás muestras como la A1% - 1:2,5 y la

B1% - 1:2,5 dieron resultados cercanos a las muestras A2% - 1:2,5 y B2% - 1:3, estas

obtuvieron una mejor trabajabilidad debido a que su diseño de mezcla contiene

menos fibra de vidrio y más resina. Los diseños de mezclas más resistentes se deben a

que el porcentaje de 2% de fibra de vidrio colaboro como un refuerzo a la mezcla

aportando una mayor trabazón entre los materiales.

GRAFICA N° 7 PORCENTAJE DE AUMENTO DE LA RESISTENCIA A

COMPRESIÓN

138









Para La grafica N°7 muestra la comparación de los resultados de las muestras

de mortero polimérico con respecto a la muestra Patrón. Se observa el porcentaje de

aumento de la resistencia a la compresión de las muestras de mortero polimérico con

respecto a la muestra Patrón, obteniéndose aumentos que oscilan entre el 176% al

223%. Esta variación se debe a que el mortero polimérico es más resistente por el

aporte que le da la fibra de vidrio en cuanto a resistencia, sumado a la resistencia

propia de la resina.

RESISTENCIA A LA TRACCION POR FLEXION

La resistencia a Tracción por flexión en probetas prismáticas de mortero

(PATRON) debe alcanzar entre el 10% y 20% de su resistencia a compresión a los

28 días. La dosificación para la mezcla Patrón es 1:2.

A continuación se presenta la siguiente tabla N°25 mostrando los resultados

de la resistencia a la tracción por flexión a los 28 días.

139

Dosificación 1:2-Fc 310 Kg/cm2

Muestra Fecha Edad(días) Alto(cm) Ancho(cm) Largo Área

(cm2) Carga(Kg)

Luz

libre

MR

(Kg/cm2)

Patrón-I

ago-

26 28 4 4,3 16,07

69,1 720 10 156,98

Patrón-II

ago-

26 28 4 4,3 16,05

69,02 600 10 130,81

Patrón-

III

ago-

26 28 4.1 4,3 16,1

69,23 670 10 139,04

MR Prom 142,28

FUENTE PROPIA. TABLA N° 25 PORCENTAJE DE AUMENTO DE LA

RESISTENCIA A COMPRESIÓN. MORTERO PATRÓN.

La tabla anterior se verifica que el Modulo de Rotura (Kg/cm2) supero los

valores que exige las NORMAS COVENIN 497 - 1994 que son entre el 10% y 20%

del valor de la resistencia a la comprensión. El módulo de Rotura promedio fue de

142 kg/cm2, equivalente al 39% del valor de resistencia a compresión.

En el caso de las probetas prismáticas de mortero polimérico no convencional

se espera también que el Modulo de Rotura promedio este entre el 10% y 20% del

valor de la resistencia de compresión para cada tipo de muestra (A y B). El siguiente

grafico N°8 muestra el módulo de rotura promedio de las 2 muestras junto con el

valor que registro la mezcla patrón.

140

FUENTE PROPIA. GRAFICA N° 8 MODULO DE ROTURA KG/CM2

La grafica N°8 muestra que para las 2 muestras de mortero polimérico y la

muestra Patrón todas superaron el 20% del valor de la resistencia a compresión que

exige la norma Covenin 497 – 1994. Para ver en detalle el comportamiento de las

muestras a la tracción por flexión se muestra en la siguiente grafica la curva de

Esfuerzo-Deformación de las muestras ensayadas.

Luego de calcular el módulo de rotura se expresan a continuación los

resultados obtenidos para elaborar la gráfica de esfuerzo-deformación de las probetas

prismáticas elaboradas con el mortero polimérico y el mortero patrón. En las tablas

N° 26, 27, 28, 29 y 30 se exponen los resultados de los esfuerzos que actúan en la

sección transversal de la probeta prismática así como las deformaciones unitarias. En

las gráficas N° 9, 10, 11,12 y 13 se muestran el comportamiento de esfuerzo-

deformación de las probetas de mortero polimérico y mortero Patrón.

141

Tabla esfuerzo-deformación de la sílice

P/A

(kg/cm2)

δ/L Probeta I

x10-4

δ/L Probeta II

x10-4

δ/L Probeta III

x10-4 Promedio

0 0 0 0

0

12.5 1,58 1,58 1,58

1,58

25 1,58 1,58 3,17

2,11

37.5 4,76 1,58 25,4

10,58

50 47,62 53,97 106,36

69,317

62.5 141,28 133,33 133,35

135,987

75 174,62 158,75 146,05

159,807

87.5 238,12 269,87 153,98

220,657

TABLA N° 26 ESFUERZO-DEFORMACIÓN DE LA SÍLICE

GRAFICA N° 9 ESFUERZO-DEFORMACIÓN DE SÍLICE

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-100 0 100 200 300

Esfu

erz

o k

g/cm

2

δ/L

Grafica esfuerzo-deformación de la silice

Probeta I

Probeta II

Probeta III

142

En la gráfica N°9 podemos observar el comportamiento de las probetas

elaboradas con sílice, en la cual la tendencia de la curva es casi igual en todas las

probetas, presentando deformación a partir de un esfuerzo de 40 kg/cm2

aproximadamente.

Tabla esfuerzo-deformación de la Fluorita

P/A (kg/cm2)

δ/L Probeta I x10-4

δ/L Probeta II x10-4

δ/L Probeta III x10-4

0 0 0 0 0

12,5 1,58 4,76 3,17 3,17

25 87,31 92,07 4,76 61,38

37,5 112,71 130,17 30,16 91,0133333

50 185,73 206,37 104,77 165,623333

62,5 207,96 231,77 134,93 191,553333

75 223,83 246,06 152,4 207,43

87,5 223,83 246,06 152,4 207,43

TABLA N° 27 ESFUERZO-DEFORMACIÓN DE LA FLUORITA

143

GRAFICA N°10 ESFUERZO-DEFORMACIÓN DE LA FLUORITA

En la gráfica N°10 se puede observar el comportamiento de las probetas

elaboradas con fluorita, con una tendencia casi igual en todas las probetas,

presentando deformación a partir de un esfuerzo de 20 kg/cm2 aproximadamente.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-50 0 50 100 150 200 250 300

Esfu

erz

o k

g/cm

2

δ/L

Grafica esfuerzo-deformación de la Fluorita

Probeta I

Probeta II

Probeta III

144

Tabla esfuerzo-deformación del mortero patrón sin fino

P/A

(kg/cm2)

δ/L Probeta I

x10-4

δ/L Probeta II

x10-4

δ/L Probeta III

x10-4 Promedio

0 0 0 0

6,25 0,15 0 0 0,05

12,5 1,58 0 0 0,5267

18,75 3,17 0 0,79 1,32

25 95,25 39,68 55,56 63,497

31,25 104,77 58,73 65,08 76,193

37,5 138,11 80,96 84,13 101,067

TABLA N° 28 ESFUERZO-DEFORMACIÓN DEL MORTERO PATRÓN SIN FINO

GRAFICA N° 11 ESFUERZO-DEFORMACIÓN DEL MORTERO PATRÓN

SIN FINO

0

5

10

15

20

25

30

35

40

-50 0 50 100 150

Esfu

erz

o k

g/cm

2

Grafica esfuerzo-deformación del mortero

patron sin fino

Probeta I

Probeta II

Probeta III

145

Tabla esfuerzo-deformación del mortero patrón con fino

P/A

(kg/cm2)

δ/L Probeta I

x10-4

δ/L Probeta II

x10-4

δ/L Probeta III

x10-4 Promedio

0 0 0 0 0

6,25 1,58 0 0 0,527

12,5 1,58 0,79 0 0,79

18,75 1,58 0,79 0,79 1,053

25 115,88 104,77 44,45 88,367

31,25 117,47 106,36 50,8 91,543

37,5 119,06 106,36 63,5 96,307

TABLA N° 29 ESFUERZO-DEFORMACIÓN DEL MORTERO PATRÓN CON FINO

GRAFICA N° 12 ESFUERZO-DEFORMACIÓN DEL MORTERO PATRÓN

CON FINO

0

5

10

15

20

25

30

35

40

-50 0 50 100 150

Esfu

erz

o k

g/cm

2

δ/L

Grafica esfuerzo-deformación del mortero

patron con fino

Probeta I

Probeta II

Probeta III

146

En las gráficas N°11 Y N°12 se puede observar el comportamiento de las

probetas elaboradas con mortero patrón con finos y sin finos, con una tendencia casi

igual en todas las probetas, presentando deformación a partir de un esfuerzo de 20

kg/cm2 aproximadamente

Tabla esfuerzo-deformación comparativa

P/A

(kg/cm2)

Promedio

Silice

Promedio

Fluorita

Promedio

Patron SF

Promedio

Patron CF

0 0 0 0 0

12,5 1,58 3,17 0,527 0,79

25 2,11 61,38 63,497 88,367

37,5 10,58 91,013 101,067 96,307

50 69,317 165,623 - -

62,5 135,987 191,553 - -

75 159,807 207,43 - -

87,5 220,657 207,43 - -

TABLA N°30 ESFUERZO-DEFORMACIÓN COMPARATIVA

147

GRAFICA N° 13 ESFUERZO-DEFORMACIÓN COMPARATIVAS

En la gráfica se puede observar el comportamiento de las diferentes probetas

elaboradas en esta investigación, en la que se ve que la probeta elaborada con sílice

supera a las demás en casi un 100% ya que se deforma con un esfuerzo de 40 kg/cm2

a diferencia de las demás que se deforman con un esfuerzo de 20 kg/cm2, cabe

destacar que las probetas de mortero polimérico superan a las de mortero patrón al

permitir mayor deformación antes de la rotura, aproximadamente el doble. Es notable

que el mortero polimérico no tiene una zona elástica y una zona plástica definida, esto

quiere decir que dependiendo de los componentes de la mezcla del mortero

polimérico varía el comportamiento en cuanto a la deformación.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-50 0 50 100 150 200 250

Esfu

erz

o k

g/cm

2

δ/L

Grafica esfuerzo-deformación comparativas

Silice

Fluorita

Patron Sf

Patron Cf

148

TIEMPO DE POLIMERIZACION

El tiempo de polimerización variara dependiendo de la cantidad de catalizador

que se le agrega al mortero polimérico. La cantidad varía entre el 1% y 5% de la

cantidad de resina a utilizar, si es mayor al 5% la mezcla polimerizara muy rápido y

no habrá tiempo de mezclar los agregados y además la probeta presentaría fracturas

considerables y no se logra una homogenización adecuada de los materiales, a su vez

presentara fallas visibles al fraguar el elemento.

Otro factor que se pudo apreciar durante la preparación de la mezcla y los

ensayos realizados fue las temperaturas y la humedad ambiental tanto al momento

del amasado como durante el polimerizado, pues mientras más húmedo el clima el

mortero no fragua al tiempo estipulado pero aun así en comparación con el modelo

patrón si es mucho más favorable y rápido que este.

La siguiente Tabla N°31 muestra el tiempo de polimerización para los

distintos porcentajes de catalizador.

FUENTE PROPIA. TABLA N° 31 TIEMPO DE POLIMERIZACIÓN

El tiempo de polimerización varió considerablemente entre el 1% y 5%, por lo

que un porcentaje de catalizador considerable con el tiempo está entre el 1% y 3%

como máximo.

149

CAPITULO V

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusiones Específicas

Se señalan a continuación las conclusiones más importantes acerca de

características del mortero polimérico, señalando aquellas más relevantes y que

pueden afectar a su potencial uso como material de construcción. Tras ellas se

añaden otras conclusiones relativas al proceso de fabricación del mismo.

Granulometría.

Aproximadamente un 60% del agregado se encuentra fuera de los limites

granulométricos de la arena, posiblemente con un agregado que esté completamente

dentro de los limites el comportamiento mecánico y físico podría ser diferente,

quedando a consideración de posibles estudios a futuro.

Porosidad.

De acuerdo a los resultados obtenidos el mortero polimérico no presenta

valores de absorción y porosidad significativos ya que su máximo valor fue de 0.23

% para la absorción y 5% para la porosidad, estos están por debajo de los valores

normativos dados anteriormente. También se pudo constatar que la porosidad real en

todos los casos es mayor a la porosidad aparente. Según los resultados el Mortero

Convencional es aproximadamente 5 veces más porosa que el Mortero Polimérico

estudiado.

150

En resumen podemos decir que el comportamiento hídrico del mortero

polimérico no presenta variaciones de consideración en el periodo del tiempo

estudiado, pues en los resultados los pesos no variaron, pues estos fueron constante

esto nos da la posibilidad de reflejar que las absorción y la porosidad de los mismos

son despreciables para los morteros en estudios.

Resistencia a la Compresión.

De acuerdo con los resultados obtenidos en los ensayos de compresión, las

muestras de mortero PATRON cumplieron con las resistencias de diseño, tanto así

que la resistencia promedio supero en un 16% la resistencia de diseño.

Los resultados obtenidos en el ensayo a compresión de las muestras de

mortero polimérico cumplieron con las metas propuestas de que las resistencias

promedio fueran superior a la resistencia del mortero Patrón, por lo que todas las

muestras superaron significativamente la resistencia en comparación a la muestra

PATRON.

Comparando los resultados de las distintas muestras de mortero polimérico,

sus resistencia no variaban considerablemente entre las mismas, estaban en un rango

entre 700 kg/cm2 y 800 kg/cm2 para todas las muestras con diferentes dosificaciones.

La resistencia a compresión del mortero polimérico lo aportó principalmente la

resina de poliéster, por tanto lo que variaba en las demás muestras eran el aspecto

físico (color, textura, diseño).

Resistencia a la tracción por flexión.

De acuerdo con los resultados obtenidos en el ensayo a tracción por flexión

para la muestra PATRON, esta supero de gran manera a la que exige la NORMA

151

COVENIN 497-94 que indica que la resistencia a la rotura debe estar entre el 10% -

20% de la resistencia obtenida a compresión.

Los resultados del ensayo a tracción por flexión de los morteros poliméricos

también cumplieron con las metas propuestas, obteniendo resistencia de rotura del

40% de la resistencia a compresión, y comparándolo con la muestra PATRON este

alcanza a ser el doble de su resistencia a la rotura.

Observando las gráficas de esfuerzo deformación se puede concluir que el

mortero polimérico posee un mejor comportamiento ya que supera al mortero patrón

en la deformación y en la resistencia de flexión.

Tiempo de Polimerización.

En el ensayo de tiempo de polimerización los resultados variaron dependiendo

del porcentaje de catalizador que se le agregue al mortero, tomando en cuenta que el

porcentaje optimo es del 1% al 3% con respecto a la resina de poliéster. Este rango

permite una mejor trabajabilidad y la seguridad que el mortero no polimerice

rápidamente teniendo así el control al momento de la mezcla y en el polimerizado

para proporcionar mayor seguridad a la hora del trabajo realizado, ya que si nos

pasamos en la cantidad de catalizador la resina puede fracturar y no cumplirá para lo

que se haya diseñado.

Conclusiones Generales.

La posibilidad de haber tenido una fase experimental tan dilatada en el tiempo, así

como amplia en ensayos realizados hace que posiblemente se hayan sacado las

152

siguientes conclusiones definitiva (en lo que a aspectos específicos del

comportamiento del material se refiere) y se hayan abierto mayores números de

interrogantes, por lo que una de las principales conclusiones sea precisamente el gran

número de nuevas líneas de investigación abiertas.

Así pues, consideramos que uno de los logros es haber dado lugar a tantas

variables y nuevas cuestiones no consideradas inicialmente, que serán objeto de

futuras investigaciones. Como resultado de la presente investigación pueden

establecerse las siguientes conclusiones generales:

Relativas al proceso de fabricación de las muestras.

-El amasado manual no provoco gran variedad de los resultados en el producto final,

se realizaron diferentes dosificaciones con un margen de error pequeño por eso se

aceptan los resultados dado.

-Otro factor que si pudiera tener influencia son las temperaturas y la humedad

ambiental tanto al momento del amasado como durante el postcurado, pues mientras

más húmedo el clima el mortero no fragua al tiempo estipulado.

-La cantidad de Catalizador usada al momento del amasado es de vital importancia

porque este podría ocasionar daños a la muestra si es sobre excedida la cantidad del

mismo.

Relativas a las materias primas utilizadas.

-La variabilidad natural de la granulometría de los áridos utilizados pueden provocar

diferencias en los resultado obtenidos para los distintos ensayos, de ahí se sugiere

153

tener una granulometría bien definida en nuestro caso debido a las propiedades

ópticas que se querían determinar en dichos morteros.

Futuras Líneas de investigación

Esta investigación realizada hasta ahora es un punto de partida para seguir

desarrollando estudios sobre los morteros poliméricos en general, y más

concretamente sobre los morteros poliméricos no convencionales.

-Estudios sobre la resistencia al fuego.

-Ensayos de ataques de ácidos: similares a ácidos cítricos, y análisis de las posibles

adiciones al mortero para reforzarlo frente a este tipo de ataques.

-Adiciones de fibras u otras armaduras, para mejorar las cualidades del mortero,

fundamentalmente su resistencia, con vistas a usos tales como elementos

prefabricados.

154

RECOMENDACIONES

Se recomienda realizar el ensayo de translucidez con los diseños de morteros

realizados una vez normalizada la situación en la universidad del Zulia. Las

probetas ya están elaboradas así como la aprobación del laboratorio de física

de la universidad del Zulia.

Se recomienda utilizar otras dosificaciones que incluya más porcentaje de

resina para el análisis de sus resistencias, tanto a compresión como a tracción

por flexión.

Se recomienda utilizar otras dosificaciones que incluya más variaciones en el

porcentaje de Fibra de vidrio para el análisis de sus resistencias, tanto a

compresión como a tracción por flexión.

Si la meta es conseguir que el aspecto físico cambie en el mortero polimérico,

se pueden usar otros agregados que proporcionen colores, formas y diseños

de vanguardia.

Se recomienda que el porcentaje óptimo de catalizador sea entre el 1% y 3%,

para que el tiempo de mezcla y vaciado sea trabajable.

Se sugiere que el uso de este material polimérico sea para diseño

arquitectónico como por ejemplo (recubrimientos en pisos y paredes,

escalones para escaleras, mesas, rejillas, tapas de las bocas de visitas,

elementos prefabricados, etc.).

Determinar la resistencia al fuego.

Realizar un análisis de costo para analizar su factibilidad al ser usada la

mezcla a gran escala

Determinar los beneficios y desventajas de la interacción entre este material y

acero para fines estructurales.

155

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COVENIN 277: “Concreto. Agregados. Requisitos“.

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COVENIN 496: Cemento portland. Determinación del contenido de aire en

morteros. .

COVENIN 356: Aditivos químicos utilizados en el concreto. Especificaciones.

COVENIN 354: Concreto. Método para mezclado en el laboratorio.

COVENIN 352: Método de ensayo para determinar el tiempo de fraguado de

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EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y ... - …bibciv.ucla.edu.ve/edocs_bicvucla/repositorio/TEGTA443P58C382014.pdf · “EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y ... presentación