Método integral para conseguir técnicamente la estabilización óptima de la Tierra 1. A partir de los antecedentes analizados anteriormente se ha concluido que no existe aún un método concreto que tenga en cuenta los parámetros fisicoquímicos de los componentes arcillosos del material, que son precisamente los que más influyen en la consecución de la estabilización. 2. Ello nos ha llevado a seleccionar, simplificar y optimizar los ensayos que se requieren para obtener los parámetros fundamentales con mayor influencia sobre la estabilización. La Parte Experimental que se ha realizado para desarrollar el método se ha dividido en: -Grupo1. Se han tomado “Arcillas Básicas naturales” de los principales tipos existentes: La Caolinita, La Halloisita, La Illita, La Montmorillonita, y la Clorita. Éste configura la base científica del método de análisis, sobre la cual se confrontaran el resto de las tierras. -Grupo2. El segundo grupo de muestras se caracteriza por tratarse de tierras de diversas localidades de la Península Ibérica utilizadas para la ejecución de “Obras Actuales De Tierra Estabilizada”, en las que se han empleado diversas tecnologías constructivas, desde el adobe, a los hormigones de tierra, el tapial comprimido mecánicamente, hasta el BTC con máquina manual e hidráulica. -Grupo3. Y el tercer grupo lo integran las muestras de “Tierras Tradicionales”, poco estabilizadas o sin estabilizar, que se han expuesto brevemente en el capítulo de los antecedentes y de las que se muestran los resultados en los anexos, recogidas de diversas zonas geográficas, entre las cuales destacan algunas por su gran antigüedad. Parte experimental GRUPO I ARCILLAS PURAS BÁSICAS A priori se caracterizará físicamente cada especie mineral, descrita anteriormente, comprobando la validez del análisis con otras fuentes científicas. Las arcillas básicas constituyen los aglomerantes primarios de cualquier tierra. Por ello es fundamental conocer como funciona su efecto de aglomeración individualmente, para a posteriori elaborar una hipótesis sobre su aglomeración cuando estén mezcladas entre sí, o bien con algún estabilizante. La experimentación se ha realizado en un estado mínimo de humectación del material, para la obtención de máximas densidades, cómo es propio de la tecnología del BTC. Principalmente los procesos de estabilización empleados para esta parte del estudio han sido tres: -Acción defloculante1 de la sosa caustica7 NaOH 2sobre las estructuras de los filosilicatos, creando una estructura dispersa, no floculada, de menor porosidad, y con ausencia de fuerzas atractivas de valencia secundaria3 cara-borde durante la sedimentación alcalina, no salina. , de mayor viscosidad y que provoca un aumento del límite líquido. El ión de sodio al hidratarse crece siete veces de volumen, formando una segunda capa, su energía térmica provoca repulsión compensada por la carga superficial negativa de la arcilla. A este efecto se suma su alcalinidad capaz de destruir uniones de carácter más fuerte( disociación de los oxhidrilos de las capas octaédricas, resulta carga negativa en los bordes repeliéndose con las caras, y aumento de la capacidad de intercambio catiónico), como los enlaces covalentes de las células básicas de las estructuras con sus componentes parciales de la sílice (SiO2), de la gibbsita Al(OH)3 y de la brucita Mg (OH)2, lo que deja libre mayor cantidad de sílice e iones de gran potencial reactivo, que actuaran como aglomerante de base, para la formación de fases SCH (silicatos de calcio hidratados) y ACH (aluminatos cálcicos hidratados).Hay que tener en cuenta que las moléculas de Na+ son muy inestables y fácilmente desplazables por cationes Adición de fase activas para la aglomeración: -El cemento Pórtland empleado como aglomerante de base para introducir una cantidad mínima y necesaria de fases SCH y ACH3. -El Cemento Natural de composición de crudo constante, es decir, conseguido por explotación de una única capa de estrato geológico, y aportación de una cantidad complementaria de yeso para aumentar la aportación potencial de las fases ACH( aluminatos de calcio hidratados). Parámetros esenciales a investigar. Basándonos en los Antecedentes, podemos creer en la hipótesis de que la consecución de las uniones más fuertes y estables en estas arcillas, está en función de la sílice y elementos trivalentes solubles presentes en la pasta hidratada. Asimismo puede ser básica la presencia de cationes de intercambio, sin olvidar la estructura cristalográfica de cada una de las arcillas4, fácilmente caracterizable por la técnica del XRD y complementada para su seguimiento por ATD/ATG: Por ello los parámetros esenciales objeto de investigación serán: -ATD/ATG Análisis térmogravimétrico -SiO2 Sílice soluble. Variabilidad con la estabilización. -R2O3 Elementos trivalentes solubles. Variabilidad con la estabilización. Geotécnia y Cemento I. Propiedades de los suelos y de las Rocas. Aut.J.A.Jiménez Salas y J.L de Justo. Edit. Rueda. Madrid 1971 En cerámica fina se sabe que las arcillas fluidificadas con iones alcalinos no se pueden moldear al torno despues de prensadas, la unión del agua en arcillas de Na es mucho más intensa, reduciéndose plasticidad y contracción. 3 3 Mejoramiento y estabilización de suelos. Carlos Fernandez Loaiza. Prof. Univ Guanajuto.Ingenieria Ed.Limusa 1982 Méjico 3 Cap. La estabilización. pag. 67. “ Contruir con Tierra” T.II Aut. CRATERRE. Edit. Fondo Rotatorio. Colombia 1990. 4 “La determinación del tipo de mineral, cuando de estabilizaciones se trata, es una herramienta de mayor utilidad que por ejemplo la plasticidad empleada” Aut. C.Fernandez Loaiza. Edit. Limusa 1982 2 1 -Ca++ Na+ K+ Mg++ Cationes presentes. Variabilidad con la estabilización. - Capacidad de intercambio catiónico5 en m.e.q6. -Límites de Atterberg 4 -Densidades máximas. Variabilidad con la estabilización. -Resistencias. Variabilidad con la estabilización. -Absorción de agua. -Durabilidad Para la determinación de todos los parámetros físico-químicos se han utilizado todas las Normas Nacionales UNE y NTE, y las Internacionales ASTM expuestas en los antecedentes, y principalmente las que se reproducen en el capítulo de Anexos. A medida que se ha ido avanzando en la metodología de trabajo se han ido aplicando variantes en los principales métodos de laboratorio, muchas en función de la temperatura <60ºC y de la preparación de la muestra, para evitar los problemas que se exponen en el capítulo correspondiente a la Crítica de los Antecedentes. A continuación se puede observar, que a medida que se presenta toda la fase experimental de la presente Tesis, se hace referencia continua a las Normas a que pertenecen los criterios adoptados. Cabe añadir que a veces éstas son específicas de otros materiales pétreos, pero de las cuales también hemos extraído pautas de interés para nuestro método de trabajo. Descripción de las Muestras Puras de Arcillas A continuación se describen, de forma resumida, las principales características cristalográficas, organolépticas y físico-químicas de las arcillas básicas. Los criterios de su elección son en base a su abundancia en el contenido de las tierras habitualmente utilizadas en la Construcción con Tierra, así como por representar los principales tipos cristalográficos de las arcillas. Características cristalográficas y químicas de las arcillas empleadas Las series cristalográficas de arcillas empleadas son: Caolinita. Procedencia : Cañada de Verich, Matarranya ( Castellón) y WARD’S EE.UU ref. 49H 0290. Características físicas: Tamaño ≅ 1µ. No es expansiva, baja plasticidad, baja cohesión, de difícil dispersión inclusive con ataque ácido 9, límite tixotrópico 70-95 7 grms agua/100. Color marrón claro. Si2 O5 Al2 (OH) 6 -Al2 (OH) 2. Esto denota un alto contenido en alumina, y bajo en hierro. Presenta un 1% de contenido en yeso. Tiene un contenido de agua del 0.5% en una capa de 5⊕, con un área específica de 10cm2/gr 3. Un cristal de mineral de Caolín no consiste en una capa compuesta sino en un número muy largo de diferentes capas (≈100 capas con un grosor y radio medio 0.5µ 10.000 ⊕ x 1000 ⊕), las cuales pueden estar unidas a un libro donde cada página representa una simple capa de 720 ⊕ de grosor. Hay que notar que no hay enlaces iónicos entre unidades vecinas; la 5 6 Grim en 1962 relaciona el M.e.q con el límite líquido, y encuentra su relación directamente proporcional. Miliequivalentes. Peso/peso atómico x1000 1meq=6x1020 cargas electrónicas respecto a la valencia. 7 Los fundamentos físicos y químicos de la cerámica. Aut. H.Salmangh Edit. Revertte S.A 1954 totalidad del cristal es mantenido junto por puentes de hidrógeno, que no se desasocian en contacto con el agua, dando poca expansividad, capacidad de intercambio catiónico (2.2-15 meq 1 7) y plasticidad. Éstas actúan entre grupos OH- de las capas de Gibbsita y los átomos de Oxígeno de las capas de Silicio adyacentes ( sistema de capa doble unidas por enlace de valencia, diez veces más fuerte que el de hidrógeno, T+O capas tetraédricas Octaédricas). Para que este débil enlace secundario sea efectivo, los oxígenos y grupos OH- apropiados tienen que estar cerrados en conjunto; hay diversos caminos en los cuales una unidad puede ser amontonada sobre otra para conseguir su enlace y este dé origen a cuatro minerales distintos del tipo Caolín: Nacrita, Dickita, Caolinita, Haloisita. Haloisita variante Indianita. Procedencia : Bedford ( Indiana EE.UU) WARD’S Natural Science Establishment, Rochester NY.ref. 49H 5103. Características físicas: Tamaño ≅ 1µ. No es expansiva, baja plasticidad, baja cohesión, alto contenido en agua, límite tixotrópico 80-100 grms agua/100. Debido a su estructura polimórfica permite un mayor intercambio catiónico: 10-50 1 3m.e.q y 20-40 según 7. La forma deshidratada, la Metahaloisita, ya sólo posee de 5-10 1 m.e.q. Abundante en zonas volcánicas. Color blanco y olor muy intenso. Debido a la ausencia de enlaces de hidrógeno entre unidades sucesivas, la estructura es penetrable por el agua dando formas hidratadas no homogéneas cuya fórmula podría escribirse como Si2 O5 Al2 (OH) 4 2 H2O. Esta Haloisita hidratada pierde agua rápidamente a temperaturas cercanas a los 60ºC y eventualmente se convierte en la metaforma la cual tiene la misma formula empírica que la Caolinita. Illita. (K,H3O)(Al,Mg,Fe)2(Si,Al)4O10[(OH)2,H2O]. Procedencia E.U.A Ref. Ward’s Catalog. 46E0315,46E4100. Características físicas: Tamaño ≅ 0.1µ. Es expansiva, plasticidad media, baja permeabilidad. Si es sódica se diluye rápidamente en agua, límite tixotrópico 110-170 grms agua/100 Si presenta efervescencia con ataque ácido indica que es Illita cálcica o magnésica.Color blanco cremoso beige y gris verde terroso, su rayado da color blanco. Tiene un contenido de agua del 5% en una capa de 5⊕, con un área específica de 100cm2/gr 3. Cristalografía: Sistema Monoclínico, cristales no distinguibles. Tacto: Untoso Composición: Parecido a la mica y a la Xantofilita, pero conteniendo menos potasio y más agua combinada y menor sustitución de aluminio por Sílice en la capa tetraédrica, esto respondería al bajo contenido de potasio, destrucción parcial del puente alcalino de K+, parte de éste está sustituido por Ca++ y Mg++, dando una gran capacidad de intercambio en comparación a las micas (10-40 1 m.e.q), y al alto índice de Sílice, aunque no respecto a la mayor proporción de agua combinada. Por el contrario, al tener menor cantidad de uniones con cationes intercambiables, tiene menor capacidad de intercambio y expansividad que la Montmorillonita8. Es un material de grano fino presente en arcillas sedimentarias y asociada con la Montmorillonita o la Caolinita..Contenidos de potasio entre un 3-7 %, Sílice entre 38-53 % y Alúmina entre 9-32. La Illita constituye un estado progresivo de derrumbamiento de las estructuras de feldespato de capas séxtuples ( T+O+T. T+O+T) a Caolinita desordenada. Reacción lenta con la cal, inhibición total en presencia de SO3-.Se encuentra de forma natural combinada con la Montmorillonita. 8 Algunos autores la consideran muy similar a la montmorillonita, como serie isomorfa de sustitución de sílice Si+4 por aluminaAl+3, compensando la carga residual negativa con cationes de Potasio K+. Clorita. Procedencia. Collserola, Barcelona ( Catalunya). Características físicas: Tamaño ataque ácido9.Color gris azulado. Intercambio catiónico 10-40 m.e.q 1 Así de la combinación de la unidad básica cargada de Mica con la unidad cargada de Brucita resulta la estructura ideal de la Clorita Si3 O10 Mg5 Al2 (OH)8. Una estructura de capas séxtuples, dos triples con un puente alcalino iónico del catión K+ ( T+O+T. T+O+T). En ello estriba su laminación ( grosor ≅0.1µ) y el no ser elásticas, también la falta de Álcalis, al tener carga – en la periferia de la capa Octaédrica ( implica buena combinabilidad con cationes exteriores), y de no ser atacadas por los ácidos. Naturalmente ocurre que las Cloritas pueden desviarse considerablemente de la fórmula anterior por posibles sustituciones del Al por Si en la capa tetraédrica y de Fe2+, Fe3+ por Al en la capa octaédrica. En un cristal de Clorita la secuencia Talco - Brucita se repite muchas veces( T+O+T.. +O). Se encuentra en la naturaleza combinada con las Illitas. ≅ 0.1µ Poco expansiva, poca resistencia a cortante. Difícil dispersión en agua, incluso con Montmorillonita sódica, Procedencia : E.U.A Ref. Ward’s Catalog 49 H2600 Características físicas: Tamaño ≅ 0.01µ. Es muy expansiva, plasticidad alta, muy baja permeabilidad. Alto intercambio catiónico de 753-150 1 m.e.q, hasta 100 según 7 ( el Mg y el Al en baja proporción al ya pertenecer a la estructura). Según el ensayo de Emersson es la de mayor dispersión en agua. Si presenta efervescencia con ataque ácido indica que es Montmorillonita cálcica o magnésica Color blanco verdoso, pulverizada mucho más blanca. Límite tixotrópico 700-1350 grms agua/100 7.En estos minerales, cada cristal simple está compuesto de un largo número de unidades con una fórmula próxima a la Brucita y la Gibsita, pero en capas adyacentes a estas unidades sólo hay capas de Sílice, donde no pueden haber enlaces hidroxilos exteriores y así las unidades están enlazadas por fuerzas de Van der Waals. ( sistema de capa triple O+T+O capas Octaédricas + tetraédricas + Octaédricas). Cada enlace es roto fácilmente por corte por lo tanto la Montmorillonita está pegajosa y suave cuando se enrolla entre los dedos. Tiene un contenido de agua del 50% en una capa de 5⊕, con un área específica de 1000cm2/gr 3. Las de alto contenido en hierro se llaman nontronitas. Las ricas en Mg y poco aluminio son las saponitas, y si tienen litio ( éste es muy poco estable) se conocen como hectoritas. Las deficitarias en silicio y ricas en aluminio se conocen como beidellita 9 Test de Emersson. Construir en Tierra. CRA Terre. Identificación visual y organolépticas El Reconocimiento de campo de las propiedades organolépticas de las arcillas puras se fundamenta en el análisis y obtención de los siguientes datos: -Profundidad de obtención a partir de la superficie -Inclusiones. Indicar si se trata de carbonatos, hierro, raíces, mat.orgánica, etc -Textura y consistencia. -Dispersión en agua -Tipo de perfil geológico de la procedencia. -Geología. Tipo de rocas o formaciones en la región. -Aguas superficiales. Coloración turbidez. -Erosión, deslizamientos y formación de microrelieve. -Color homogéneo o de las posibles motas. Esta características se muestran de forma metódica en el cuadro de la página siguiente, cómo ensayo previo para identificar las arcillas. Las deducciones iniciales serán ratificadas posteriormente por los resultados obtenidos de la sedimentometría, el ATD y el análisis químico. En la parte inferior se muestra el color característico de las Arcillas Puras del Grupo I utilizadas en esta fase experimental. Ello sirve de referente, aunque el color es variable, sobretodo por la presencia de óxidos, tal como se describe en la carta de color de la página siguiente. Ilustración 1 Definición del Color de las Arcillas Puras secas del Grupo I. De Izquierda a derecha, y de oscuro a clara aparecen la Clorita (gris), la Caolinita ( marrón claro grisáceo), la Illita (marrón claro), La Montmorillonita ( beige verdoso) y la Halloisita, casi de color Blanco. CAOLINITA. Ligeras erosiones o tubificaciones. Desprendimientos. Formaciones graníticas, basálticas, areniscas, con buen drenaje. Color gris claro o blancas, moteado o jaspeado,rojo, y naranja. Baja plasticidad, baja cohesión y no expansivo. Tamaño promedio ≅ 1µ ILLITAS. Formaciones de lutitas y pizarras, alta salinidad. Agrietamiento intenso y profundo de 30 cm. o más, si son ricas en calcio espaciamiento de 5 a 6 cms. Color café o café-rojizo, dispersiones amarillocafé a rojo-café. Tamaño ≅ 0. 1µ Hidróxido de hierro Fe(OH)3 MONTMORILLONITA. Micro relieves superficiales, rugosos superficialmente si hay gran salinidad. En formaciones basálticas, con poco drenaje. Se dan en formaciones calizas, de lutitas y pizarras. Color gris oscuro y negras, y moteado o jaspeado en color amarillo, naranja y gris, dispersión en color amarillo-café a rojo-café. Tamaño promedio ≤ 0.01µ. Altamente expansiva, muy plástica, permeabilidad extremadamente baja. MICA. Partículas pequeñas de alta refracción, blancas (moscovita )o negras (biotita). Sin cohesión, se meteoriza fácilmente, compactable. Tamaño > 1µ Caolinitas Hidróxido Fe +++ + OH -- Fe → Fe + 2e Óxido ferroso Fe3O2 = O2+2e →O2 Fe(OH)3 ⇔FeO(OH)+H2O↑ o ++ Illitas FeO(OH)⇔Fe2O3 +H2O↑ Oligisto Montmorillonitas Sulfuro de hierro S Fe Corrosión electrolítica del hierro. Ataque por bacterias divibrosulfúricas, de pozos y del yeso, reducción enzimática (eliminación del O2) que produce sulfuro de hierro color negro vivo Cloritas Preparación de la muestra de Arcilla. Obtención y recogida de muestras Para la obtención de muestras se han adoptado criterios obtenidos de la Normativa descrita en el capítulo de los Antecedentes 6.3.5.3.3 Pág.255. Por una parte se ha adoptado como cantidad óptima representativa de muestra 500grs y que deberán pasar por el Tamiz 1 UNE o el ASTM Nº18. Éstos representan la fracción granulométrica menor de 1mm. Esto está basado en lo especificado por la NLT 101, que también establece que 500grs de la muestra pasen por el Tamiz 2 UNE o el ASTM Nº10, en el caso de tener un tamaño máximo del árido de 10mm, tal como se requiere para la ejecución de BTC de calidad vista. Ésta cantidad cumple holgadamente los 200grs. establecidos en la ASTM D2487 para clasificación de suelos. En el caso de tener mayor cantidad se procederá a su cuarteo y homogeneización, dividiendo la muestra en cuatro, de las cuales separaremos y uniremos las dos opuestas. Las muestras de arcillas puras provenientes de los EE.UU (ref.WARD’s), la Montmorillonita, la Illita y la Halloisita, se recibieron en bolsas precintadas y perfectamente etiquetadas de 250grs, con una granulometría muy dispar, al estar estas arcillas compactadas de forma natural en terrones heterogéneos. Por el contrario la muestra de Caolinita, procedente de la Cañada de Verich, usada para la fabricación de cerámica refractaria, ya estaba disgregada y homogeneizada para su uso industrial. Tan sólo, la Clorita fue la que se obtuvo directamente de su estado natural, de la Sierra de Collcerola (Barcelona). Para la extracción de la muestra se separó la parte más superficial de material meteorizado y entremezclado con restos orgánicos. La arcilla pura se encontró en capas muy compactas y estratificadas, en forma de lajas de un tamaño superior al establecido anteriormente. Para su preparación se cuarteó, y la fracción granulométrica mayor de 10mm se desmenuzó mediante pisón y mortero metálico. Acto seguido el material fue triturado en una machacadora de mandíbulas ( foto inferior) hasta conseguir que toda la muestra pasara por el Tamiz 1 UNE o el ASTM Nº18 ( <1mm). Eso mismo se aplicó a todos los terrones arcillosos. Selección del material para la elaboración de probetas. Los procesos de aglomeración y estabilización en el material Tierra, se fundamentan principalmente en la actividad de las fracciones granulométricas más finas, las arcillas y en menor medida los limos. Por éste motivo todo el material utilizado en esta investigación se limita a estos grupos, por lo que debe pasar por el Tamiz 0.080 UNE o el ASTM nº200. Para ello se ha molturado, durante 45 minutos todo el material pasante en el 1 UNE en un molino formado por un cilindro de acero de 18cms de diámetro, 15 cms. de altura, y 64 bolas cerámicas de 32.5 grs. de peso, a 48 revoluciones por minuto. Es necesario que las arcillas hayan sido secadas previamente, para que no se peguen a las bolas y a los cilindros del molino. Cómo ya se citaba en la crítica de los Antecedentes, el secado de las arcillas se efectuará mediante estufa a 60ºC durante 24 horas, para que no se pierdan los picos característicos de deshidratación de los 80. -100º, del análisis ATD. El material resultante se tamiza por el 0.080 UNE o el ASTM nº200 y se devuelve a la estufa a 60ºC hasta su utilización en la ejecución de las probetas y para el análisis térmico diferencial ATD. Procedimiento de obtención de las microprobetas Para crear un procedimiento de trabajo práctico y manejable, se ha decidido trabajar con microprobetas 10de 20x20x14mm. Con ello no es necesario manejar grandes cantidades de tierra, ya que con sólo 500 grs. de muestra es suficiente para elaborar todos los ensayos descritos. No hay que obviar que en ciertos casos la obtención de muestra, antes de la ejecución de una obra o en una restauración, puede ser limitada, tal como ratifica mi experiencia. A éste factor cabe sumar, que para elaborar las probetas se deben utilizar las mismas condiciones de humedad y presión que en la fabricación real de BTC (bloque de tierra estabilizada.) Éstas condiciones oscilan entre un 12 y un 14% de humedad relativa, y una presión mínima homogénea de compresión de 20 Kp/cm2. Sí las probetas fueran a escala real 1/1, la tensión que deberíamos alcanzar en la prensa de laboratorio y en los moldes de fabricación sería casi de 50Tn. Esto último se encuentra al límite de trabajo de gran número de dispositivos hidráulicos, y es muy dificultoso para construir moldes desmontables. Los cortantes excesivos sobre los espárragos del molde, la deformación de las paredes, la dificultad de encaje entre pistón y molde, y el exceso de peso y manejabilidad fueron comprobados experimentalmente por el autor, lo cual generó el procedimiento que se describe: 10 Chemical analysis of hardened concretes and morters with active additions. A new procedure for its identification. Aut. Gomà, F.G y Vicente M.D. Edit. Proceedings of the International Conference Creating with concrete and mortar. R.K Dhir y M.C.Limbachiya. sep.1999 Codificación La codificación de las diferentes series de probetas, se efectúa en función de la arcilla, la dosificación y el estabilizante empleado: Ka. = Hall. = Ill = Mon = Cl= Caolinita Halloisita Illita Montmorillonita Clorita P = Cemento Portland CN = Cemento Natural Collet de Mina Y = Yeso. Sulfato de Calcio Dihidrato. 14 = 14% en peso respecto la arcilla. Extrapolación de resultados. Cómo parámetro básico para la elaboración de las microprobetas con arcillas puras se ha establecido que puedan ser comparadas con las obtenidas de tierras naturales. Para ello será indispensable que tengan granulometrías equiparables y estandarizadas, lo cual hace necesario incorporar una fracción inerte a la microprobeta de arcilla pura. Granulometría empleada Cabe tener en cuenta, como ya se ha dicho en los Antecedentes. Cap. 6.3.2.2, el criterio general granulométrico, adoptado para una tierra utilizada para construir, es de que tenga una proporción de arcillas entre el 15 y el 18%, aunque si elevamos el pasante granulométrico a 5 micras ( fracción donde se encuentran las arcillas más fuertemente floculadas) nos encontramos entre el 21.1% y el 24%. Casi en la misma proporción aparecen los limos entre un 20-23%, tal cómo se muestra en el cuadro inferior. También se puede notar que los límites establecidos por la parábola continua de Fuller, para garantizar un índice menor de poros, es correcta para las fracciones gruesas, pero cuando lo aplicamos a limos y arcillas estamos lejos de los límites que hemos adoptado anteriormente. RESUMEN PASANTES GRANULOMETRICOS Optimo CRA.Terre .MOPT ???? 100 100 5,00 98 98 2,39 82 82 1,10 71 71 0,63 60 60 0,28 52 52 0,16 44 44 0,0700 28 27 0,0100 24 21,1 0,0046 5micra 1,25 0,63 0,32 0,16 0,0800 0,0100 0,0050 18 14,9 0,0010 1micra 0,0010 9,4 0,0001 <1m 0,0001 Tamaños en mms. 5,00 2,50 referència curva de Fuller no sirve . ver pasantes inferiores 100 70,71068 50 35,49648 25,29822 17,60682 12,64911 4,472136 3,162278 1,414214 0,447214 Así se establece que el índice ideal proporcional entre limos y arcillas es de 1/1. Esto lo hemos querido comparar con el análisis granulométrico de varias tierras naturales. Cómo es normal los resultados han sido bastante dispares, y el índice de proporcionalidad limos / arcillas ha ido desde 0.0091 y 0.4 hasta 20.3. Inclusive en tierras aparentemente iguales, la SC y R, como se describirán más tarde, oscila entre 0.8 y 20.3. A pesar de ello el 50% de las tierras mostradas tienen relaciones que se acercan a la relación 1/1, siendo el índice de 0.5 y 2. Comprobación Sedimentométrica de las arcillas. GRANULOMETRIA METODO PROPIO BASADO EN ASTMD-422 Y NLT-104/91/ nORMAS CEDAZOS UNE 7050/ASTM E 11-39 en micras arcillas arcillas arcillas <100µ =1% max. en hormigón <2µ ma x 0.1% en hormigón. P>10 P>10 P>10 % % % P>5µ P>5µ P>5µ % % % P>1µ P>1µ P>1µ % % % P<1µ P<1µ P<1µ % Por otro lado para cerciorarnos que las arcillas molturadas y tamizadas que han pasado por el tamiz 0.080 UNE o el ASTM nº200, poseen el grano de finura correspondiente, elemento básico en su actividad aglomerante, realizamos el ensayo sedimentométrico. Fig 2sedimentometria hecha con probeta de 500 cm3, cronometrada para ver la velocidad de precipitación. Muestra LL Sedimentometria visual. Se siguieron las Normes UNE 7324-76 y ASTM 02419. Se disgregó una muestra de 100gr, para diluirla en una disolución de agua destilada con una proporción de 480 grs. Cl2 Ca, 170 gr de Glicerina y 50 gr de Formaldehído al 40%, por cada 2l. Esta agua después de 10’ de reposo se le añadió poco a poco un tubo irrigador de cobre en el fondo de la probeta. A los 20’ se hacia una lectura, tras dos golpes al fondo para asentar las partículas más gruesas. Al día siguiente, tras 24 horas de reposo, se hizo un agitado de 1/2’ a 3 ciclos por segundo, de derecha a izquierda 20cm, y decantándose a los 3’. De esta forma se podían separar las fracciones finas de las gruesas, siendo succionadas las primeras por el tubo irrigador, secadas y pesadas. La base de la utilización de estos productos es para hacer un precipitado más rápido y una diferenciación más clara entre los diferentes niveles granulométricos. Pero ello genera una alteración de las arcillas juntamente con la pérdida de esta para posteriores análisis. Por ello lo probamos con menor cantidad, 2.7 gr/l de Ca Cl2, 12 gr/l de Glicerina y un cm3. de formaldehído. Pero continuaron alterándose las muestras, sobretodo la parte que más nos interesaba, las arcillas. Debemos pensar que la norma está pensada sobretodo para el análisis del nivel de arenas en hormigones. Otro método más complejo y de alcance más limitado, es el rastreo electrónico que genera el “Metler”, del departamento de Geología de la UB, utilizado para algunas de las sedimentometrías de la Tesis, que se verán en el Grupo II. La muestra también se deflocula, mediante hexametafosfato sódico. Método de Brockville modificado sin dispersante11 Fig 2 Agitador mecànico. Laboratorio de Materiales UdG UdG Finalmente se ha adoptado éste tipo de sedimentometria por su simplicidad, modificado apartir del uso agua desionizada como vehículo dispersante, para no alterar la muestra, La Sedimentometría se efectuó sobre 50 gr12 de arcilla pura, dispersada en 1000 cm3 de agua añadida tal com. dice la norma, gradualmente, y siempre a temperatura constante. Tras dejarla reposar de 12 a 15 horas, se agita 1’ a 3ciclos/segundo manual o mecánicamente. ( Ver Fig.2), y se empiezan a anotar tiempos, temperaturas ( régimen aconsejable 20-25º) y lecturas de un sedimentómetro calibrado y corregido, se aconseja el modelo ASTM SOIL HYDROMETER 152H o el de Casagrande.La mejor manera de efectuar las lecturas con éste es desde arriba, y anotando la lectura por la parte superior del menisco. Por ello hace falta antes haber tomado lecturas en condiciones de laboratorio de presión y temperatura, para comprobar las correcciones a efectuar de 11 A Laboratory Manual For Architectural Conservators. Aut. Jeanne Marie Teutonico. ICCROM Roma 1988 “Manual de laboratoire”, EAG.CRATerre, 1992. 12 En el Manual de laboratorio del CRATerre usan para el mismo ensayo 20 gramos con una agitación mecánica de 3 minutos. cada lectura. Si se aplica algún elemento dispersante, materiales con densidad real también se deberán efectuar las correcciones pertinentes. La lectura inicial corresponde al nivel de arena fina, el resto son limos y arcillas. Las lecturas se van efectuando a 1’, 2’, 3’,4’, 8’ 16’ (nivel donde generalmente empieza la fracción arcilla), 30’, 60’, 2h,16h, 24h y finalmente a las 48 horas. Para comparar las temperaturas se dispone de una probeta secundaria, donde se deposita el termómetro y el hidrómetro entre lectura y lectura. En las dos primeras lecturas no se debe sacar el densímetro de la probeta, y posteriormente es aconsejable ponerlo 15 segundos antes. Fig. 1Termómetro, densímetro y probetas utilizadas para el ensayo. Posteriormente, tal como se muestran la gráfica sedimentométrica de Caolinita la Cañada de Verich, y aplicando la fómula de Stokes D= K√ L/t ( K y L se obtienen de las tablas adjuntas, t es tiempo en minutos), se calcula el tamaño y cantidad de fracción granulométrica sedimentada en cada instante. Valores de L. Fórmula de Stoke's. ASTM 152H 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 16,30 16,10 16,00 15,83 15,67 15,50 15,33 15,17 15,00 14,83 14,67 14,50 14,33 14,17 14,00 13,83 13,67 13,50 13,33 13,17 13,00 12,83 12,67 12,50 12,33 12,17 12,00 11,83 11,67 11,50 11,33 11,17 11,00 10,83 10,67 10,50 10,33 10,17 10,00 9,83 9,67 9,50 9,33 9,17 9,00 8,83 8,67 8,50 8,33 8,17 8,00 7,83 7,67 7,50 7,33 7,17 7,00 6,83 6,67 6,50 6,33 6,17 Cómo resultado se confirmó la validez de las arcillas puras molturadas y su similitud a un estado natural. ºC 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28,00 29,00 30,00 Coef.Ct -1,1 -0,9 -0,7 -0,5 -0,3 0 0,2 0,4 0,7 1 1,3 1,65 2 2,50 3,05 3,80 ºC 2,5 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29,00 30,00 2,55 Peso específico 2,6 2,65 gr/cm3 2,7 2,75 VALOR K TABLA6-4 2,8 2,85 0,0151 0,0149 0,0148 0,0145 0,0143 0,0141 0,0140 0,0138 0,0137 0,0135 0,0133 0,0132 0,0130 0,0129 0,0128 0,0148 0,0144 0,0143 0,0143 0,0141 0,0139 0,0137 0,0136 0,0134 0,0133 0,0131 0,0130 0,0128 0,0127 0,0126 0,0146 0,0144 0,0142 0,0140 0,0139 0,0138 0,0136 0,0135 0,0134 0,0132 0,0129 0,0128 0,0126 0,0125 0,0124 0,0144 0,0142 0,0140 0,0138 0,0137 0,0135 0,0133 0,0132 0,0130 0,0129 0,0127 0,0126 0,0124 0,0123 0,0122 0,0141 0,0140 0,0138 0,0136 0,0134 0,0133 0,0131 0,0130 0,0128 0,0127 0,0125 0,0124 0,0123 0,0121 0,0120 0,0139 0,0138 0,0136 0,0134 0,0133 0,0131 0,0129 0,0128 0,0126 0,0125 0,0124 0,0122 0,0121 0,0120 0,0118 0,0137 0,0136 0,0134 0,0132 0,0131 0,0129 0,0128 0,0126 0,0125 0,0123 0,0122 0,0120 0,0119 0,0118 0,0117 0,0136 0,0134 0,0132 0,0131 0,0129 0,0127 0,0126 0,0124 0,0123 0,0122 0,0120 0,0119 0,0117 0,0116 0,0115 g/cm3 2,50 2,55 2,60 2,65 2,70 2,75 2,80 2,85 Coef.a 1,04 1,02 1,01 1,00 0,99 0,98 0,97 0,96 SEDIMENTOMETRIA. ENSAYO BROCKVILLE LABORATORY. -4 Cm .corrección 0 según líquido 0 Coef.corrector probeta 1000cl 1 restos pasantes por <70µ ensidad unitaria inaccesible.Peso específi 2,60 2,60 C. corrección menisco Coef. a densidad peso total finos Tiempos Temperatura (valor absoluto) Ct. corrección temperatura Ra. lectura sobre menisco Rc.Lectura corregida retenido %sobre los finos R.corregido menisco L. de la tabla STOKES L/tiempo coef. K. D.mm de la partícula Pasantes % peso partículas peso total finos SEDIMENTOMETRIA. ENSAYO BROCKVILLE LABORATORY. KA Cañada de Verich agitado 30"a 3cl/s 10 4 8 16 30 60 120 960 1440 2880 resto 1,01 50 0,1 20 golpes antes 1a. lectura 5 en las otras 0,02 1 2 3 23 0,07 30,000 23 0,07 29,000 23 0,07 26,000 23 0,07 24,000 23 0,07 23,000 23 0,07 23,000 23 0,07 21,000 23 0,07 20,000 23 0,07 17,000 23 0,07 14,000 23 0,07 2,000 23 0,07 0,000 23 0,07 -3,000 0 0,000 34,07 33,07 30,07 28,07 27,07 27,07 25,07 24,07 21,07 18,07 6,07 4,07 1,07 0 31,86% 34 10,67 106,6688 0,01348 0,13922 68% 15,93 50 2,00% 33 10,83 10,8335 0,01348 0,04437 66% 1,00 6,00% 30 11,33 5,6668 0,01348 0,03209 60% 3,00 4,00% 28 11,67 3,8889 0,01348 0,02658 56% 2,00 2,00% 27 11,83 2,9584 0,01348 0,02319 54% 1,00 0,00% 27 11,83 1,4792 0,01348 0,01639 54% 0,00 4,00% 25 12,17 0,7604 0,01348 0,01175 50% 2,00 2,00% 24 12,33 0,4111 0,01348 0,00864 48% 1,00 6,00% 21 12,83 0,2139 0,01348 0,00623 42% 3,00 6,00% 18 13,33 0,1111 0,01348 0,00449 36% 3,00 24,00% 6 15,33 0,0160 0,01348 0,00170 12% 12,00 4,00% 4 15,67 0,0109 0,01348 0,00141 8% 2,00 6,00% 1 16,10 0,0056 0,01348 0,00101 2% 3,00 0,00% 4 1,07 GRANULOMETRIA KA 100% 90% 80% 70% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1,00000 0,10000 0,01000 0,00100 PESO 60% Serie1 SEDIMENTOMETRIA. ENSAYO BROCKVILLE LABORATORY. C. corrección menisco SEDIMENTOMETRIA. ENSAYO BROCKVILLE LABORATORY. CLORITA -4 0 1 2,60 2,60 Cm .corrección 0 según líquido Coef.corrector probeta 1000cl Densidad unitaria inaccesible.Peso específico Coef. a densidad peso total finos Tiempos Temperatura (valor absoluto) Ct. corrección temperatura Ra. lectura sobre menisco Rc.Lectura corregida retenido %sobre los finos R.corregido menisco L. de la tabla STOKES L/tiempo coef. K. D.mm de la partícula Pasantes % peso partículas COMPARATIVO Fuller 0% 100% -7% 0,20 100% restos pasantes por <70µ 20 golpes antes 1a. lectura 5 en las otras agitado 30"a 3cl/s 1,01 50 0,1 0,02 1 2 3 4 8 16 30 60 120 21 0,02 27,000 21 0,02 22,000 21 0,02 20,000 21 0,02 17,000 21 0,02 16,000 21 0,02 13,000 21 0,02 11,000 21 0,02 8,000 21 0,02 6,000 21 0,02 3,000 31,02 26,02 24,02 21,02 20,02 17,02 15,02 12,02 10,02 7,02 37,96% 31 11,17 111,6686 0,01380 0,14583 62% 18,98 15% 85% 10,00% 26 12,00 12,0002 0,01380 0,04780 52% 5,00 51% 49% 4,00% 24 12,33 6,1667 0,01380 0,03427 48% 2,00 59% 41% 6,00% 21 12,83 4,2778 0,01380 0,02854 42% 3,00 62% 38% 2,00% 20 13,00 3,2500 0,01380 0,02488 40% 1,00 65% 35% 6,00% 17 13,50 1,6875 0,01380 0,01793 34% 3,00 70% 30% 4,00% 15 13,83 0,8646 0,01380 0,01283 30% 2,00 75% 25% 6,00% 12 14,33 0,4778 0,01380 0,00954 24% 3,00 78% 22% 4,00% 10 14,67 0,2444 0,01380 0,00682 20% 2,00 82% 18% 6,00% 7 15,17 0,1264 0,01380 0,00491 14% 3,00 84% 16% GRANULOMETRIA CLORITA 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0,10 TAMAÑO 0,00 FULLER CLORITA Potencial (CLORITA) FULLER PESO Compensación Granulométrica de las arcillas. Los primeros ensayos se utilizaron únicamente arcilla pura para la elaborar las microprobetas. Ello conllevó graves problemas de laminación y microfisuración, con una obtención muy baja de resistencias, tal como puede leerse en la gráfica inferior. Caolinita Cañada de Verich Ka14P1 Ka14P2 Ka14P3 Ka14P4 Ka14CN7Y Ka14CN7Y Ka14CN7Y Mostres laminades estufa 25-7-2000 25-7-2000 25-7-2000 25-7-2000 25-7-2000 25-7-2000 25-7-2000 25-7-2000 3-8-2000 3-8-2000 3-8-2000 3-8-2000 3-8-2000 3-8-2000 3-8-2000 2,02 2,08 1,95 1,94 1,98 2,02 1,95 1,97 1,95 2,03 45 58,125 1,9325404 11,83 Kp/cm2 15,21 Kp/cm2 14,55 12,8838 11,6998 10,5457 1,95 2,05 Coqueres laminació 2,04 2,07 2,06 2 2,07 2,1 1,3449641 1,212986 31,32 25,125 7,34 Kp/cm2 5,98 Kp/cm2 8-8-2000 8-8-2000 Clorita Collserola CL14P CL14P 2a CL14P 2b CL14P 2c CL14P CL14P CL14P 9,9636 9,8378 9,8434 11,6422 11,2415 11,9848 14,4699 2,02 1,99 2,38 2,03 2,03 2,03 1,72 2,04 1,98 2,04 2,05 2,03 2,05 2,17 1,99 1,99 1,26 2,02 2,04 2,06 2,03 1,2150151 1,2546617 1,6090423 1,384949 1,3372174 1,3980209 1,9097711 9,7332 2,37% 1,1869189 0 10,875 25,875 26,25 40,125 133,125 0,00 Kp/cm2 2,76 Kp/cm2 8-8-2000 8-8-2000 8-8-2000 8-8-2000 8-8-2000 8-8-2000 6,25 Kp/cm2 6,34 Kp/cm2 9,50 Kp/cm2 30,22 Kp/cm2 14,1346 2,32% 1,8655174 A partir del punto anterior y de los pobres resultados en resistencia a compresión obtenidos, se estableció que la dosificación de las microprobetas con arcillas puras se efectuara con un 50% de arena estandarizada, según la tabla siguiente dentro de la fracción granulométrica de los limos. La arena utilizada se suministra des el IET. Instituto Eduardo Torroja, y se trata de una arena silícea inerte estandarizada, utilizada para los ensayos RILEM, lo cual asegura que no libere sílice o cationes, y así no interferir en los análisis químicos y en los procesos de aglomeración. Se comprobaron varios tiempos de moltura y las curvas sedimentométricas respectivas. El proceso de molturación fue el mismo que el que se utilizó para las arcillas, únicamente se incrementó finalmente a una hora. En la gráfica siguiente se puede ver la sedimentometría final y el estudio comparativo respecto a la curva de Fuller. SEDIMENTOMETRIA. ENSAYO BROCKVILLE LABORATORY. -4 Cm .corrección 0 según líquido 0 Coef.corrector probeta 1000cl 1 restos pasantes por <70µ ensidad unitaria inaccesible.Peso específico 2,60 2,60 C. corrección menisco Coef. a densidad peso total finos Tiempos Temperatura (valor absoluto) Ct. corrección temperatura Ra. lectura sobre menisco Rc.Lectura corregida retenido %sobre los finos R.corregido menisco L. de la tabla STOKES L/tiempo coef. K. D.mm de la partícula Pasantes % peso partículas COMPARATIVO Fuller 0,20 100% 0% 100% 7% SEDIMENTOMETRIA. ENSAYO BROCKVILLE LABORATORY. ARENA NORMALIZADA agitado 30"a 3cl/s 10 4 8 16 30 60 120 960 1440 2880 1,01 50 0,1 20 golpes antes 1a. lectura 5 en las otras 0,02 1 2 3 resto 23 0,07 14,000 23 0,07 12,000 23 0,07 10,000 23 0,07 8,000 23 0,07 5,500 23 0,07 1,000 23 0,07 -1,000 23 0,07 -1,500 23 0,07 -2,000 23 0,07 -2,500 23 0,07 -3,000 23 0,07 -3,500 23 0,07 -4,000 0 0,000 18,07 16,07 14,07 12,07 9,57 5,07 3,07 2,57 2,07 1,57 1,07 0,57 0,07 0 63,86% 18 13,33 133,3344 0,01348 0,15565 36% 31,93 12% 81% 4,00% 16 13,67 13,6668 0,01348 0,04983 32% 2,00 50% 43% 4,00% 14 14,00 7,0000 0,01348 0,03566 28% 2,00 58% 35% 4,00% 12 14,33 4,7778 0,01348 0,02946 24% 2,00 62% 31% 5,00% 9,5 14,83 3,7083 0,01348 0,02596 19% 2,50 64% 29% 9,00% 5 15,50 1,9375 0,01348 0,01876 10% 4,50 69% 24% 4,00% 3 15,83 0,9896 0,01348 0,01341 6% 2,00 74% 19% 1,00% 2,5 16,00 0,5333 0,01348 0,00984 5% 0,50 78% 15% 1,00% 2 16,00 0,2667 0,01348 0,00696 4% 0,50 81% 12% 1,00% 1,5 16,10 0,1342 0,01348 0,00494 3% 0,50 84% 9% 1,00% 1 16,10 0,0168 0,01348 0,00175 2% 0,50 91% 2% 1,00% 0,5 16,30 0,0113 0,01348 0,00143 1% 0,50 92% 1% 1,00% 0 16,30 0,0057 0,01348 0,00101 0% 0,50 93% 0% 0,00% 4 0,07 GRANULOMETRIA ARENA NORMALIZADA< 100% 90% 80% 70% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0,10 TAMAÑO 0,00 Tabla 1 Estandarización arena silícea PESO 60% FULLER ARENA NORM. ARENA IET FULLER Proceso de dosificación. La dosificación se efectúa en estado seco ya que en el proceso es fundamental conocer con exactitud la cantidad de agua empleada. Para ello es imprescindible mantener en un estado seco constante a todos los componentes. No hay que olvidar que las arcillas puras captan fácilmente la humedad ambiental. Para ello se mantienen las muestras en la estufa a temperatura constante a 60º, o bien en recipientes estancos. Los estabilizantes se han dosificado a partir de la información de los Antecedentes y para obtener una serie aritmética de fácil manejo: 7% para el yeso, respecto al peso de arena y arcilla, 14% para los cementos, y -28% para las adiciones activas estabilizantes con efecto puzolánico. 9,3% 9,7% 9,9% 7,7% Caolinita Cañad Ka NaOHKa14P Ka14CN7y 9,7% 6,6% 5,8% CL . Clorita CL NaOhCL14P CL14P La dosificación del agua tiene una gran importancia para la obtención de un material compacto y con una densidad óptima. Para ello se ha desarrollado una metodología adaptada al sistema de microprobetas, siguiendo las directrices expuestas en la crítica de los Antecedentes, y adoptando los criterios de las Normas del capítulo 1.2.5.3.4. y del 1.2.5.5. Ensayos referentes al suelo-cemento, cómo la ASTM D4609 con el Método de Microcompactación de Harvard. Cabe citar de nuevo que el óptimo de agua está en función del tipo de arcilla y estabilizante. 3,2% CL14CN7Y' 8,1% 8,6% 10,1% ILL.Illita ILL NaOhILL14P ILL14P 6,7% ILL14CN7Y La metodología de optimización de la humedad de la mezcla se basa en elaborar una serie inicial de microprobetas con una variabilidad de agua del 5-6% respecto al óptimo (ASTM D 558-96.) Éste punto intermedio lo fijaremos en el grado de humedad que tenga la mezcla sí tiene cohesión suficiente tras ser apretada con la mano y romperse sólo en cinco trozos al dejarla caer desde cuarenta centímetros. 19,3% 22,8% 24,5% 13,1% HALL.Halloisita HALL NaOh- 12,9% 14,6% 13,2% 13,1% Observando los resultados obtenidos en la tabla de la izquierda, comprobamos la gran variabilidad que muestran las arcillas entre ellas y también según el tipo de estabilización que HALL14P se emplee. Los resultados se corresponden directamente al tipo HALL14CN7Y de estructuras cristalográficas de cada arcilla, así las Halloisitas son las más habidas, debido a su estructura tubular, seguidas de las Montmorillonitas, con una estructura laminar Mon.Montmorill en capas. MON NaOhMON14P MON14CN7Y En la tabla adjunta se muestran las dosificaciones en gramos utilizadas para la ejecución de las series de 5 o 6 microprobetas por cada mezcla de arcilla estabilizada diferente. Las pesadas se han realizado en balanza electrónica con precisión de ±0.0001grs, aunque habría bastado con una exactitud de centésima de gramo. El elemento que requiere mayor precisión es la sosa cáustica, para evitar patologías o alteraciones en el análisis químico. arcilla Descripción muestra l. arena cal o yeso % cemento gr. % aigua a. relación % aigua a. a/c respecto a todo relación a/c+<80µ Fecha Fabric. P-450Molins CN.natural collet 1,5% en peso de NaOH ESTABILIZACION.DOSIFICACIÓN en peso L Microprobeta Caolinita 50%.PF=0 Microprobeta Caolinita 50%.14% C.Portland PF=0 Microprobeta Caolinita 50%.1,5% NaOH PF=0 Microprobeta Caolinita con Yeso y C.Natural PF=0 % 25 % 25 grs % grs 7 % 7 a. a: a/c+<80µ 12,7% 8,8% 8,7% 14,0% 21-sep 21-sep 25-jul 14-oct Caolinita con Portland Caolinita con Yeso y C.Natural 9,9% 7,7% 05-sep 09-nov Clorita Collcerola.Barcelona Microprobeta 50%Clorita PF=0 Microprobeta 50%Clorita con 1,5% sosa Microprobeta 50%Clorita con 14% C.portiland Microprobeta 100% Clorita con 14% C.portland PF=0 Microprobeta 50%Clorita 14% C.Natural y 7%yeso 25 25 25 25 25 25 3,5 3,5 3,5 7+3,5 7+3,5 7+3,5 7 7 7 11,6% 9,7% 6,6% 5,8% 7 7 7 26-sep 26-sep 26-sep 26-sep 02-sep 25 25 3,5 8,4+4,2 7 3,2% 01-sep Microprobeta 50% Illita EE.UU Microprobeta 50% illita con 1,5% sosa Microprobeta 50% illita con 14% c.portland Microprobeta 50% illita con 14% c.natural y 7% yeso 25 25 25 25 7 7 7 7 8,1% 8,6% 5,5 5,5 01-oct 01-sep 02-sep 25 25 3,5 7+3,5 7 6,7% 7 02-oct Microprobeta 50% Halloisita pura Indiana. EE.UU Microprobeta 50% Halloisita pura con 1,5% sosa Microprobeta 50% Halloisita con 14% c.portland Microprobeta 50% Halloisita con 14% c.natural y 7% yeso 25 25 25 25 25 25 25 25 3,5 3,5 3,5 3,5 7+3,5 7+3,5 7+3,5 7+3,5 7 7 7 7 19,3% 22,8% 24,5% 13,1% 7 7 7 7 09-sep 16-sep 16-sep 16-sep Microprobeta 50% Mon.Montmorillonita EE.UU Microprobeta 50% Montmorillonita con 1,5% sosa Microprobeta 50% Montmorillonita 14% c.portland Microprobeta 50% Montmorillonita 14% c.Natural y 7% yeso 25 25 7 7 12,9% 14,6% 11-sep 11-sep 9 18-sep 18-sep 25 25 25 25 0,75 grms sosa 3,5 7 7 7 13,2% 13,1% Preparación del molde Antes del mezclado de los componentes, se procede al montaje del molde metálico para las microprobetas de 2x2x2 cms. Así estará listo para ser rellenado, y evitar, que en el tiempo de manipulación, la mezcla se deseque o fragüe. El molde es de acero, con las caras perfectamente rectificadas. Éste debe garantizar una perfecta hermeticidad lateral ante la presión a que será sometido. Para esto se puede optar por un molde macizo o desmontable, lo cual asegura un mejor desmolde. A éste se debe ajustar un pistón cúbico de compresión metálico de dimensiones 2x2x2 cms. En cada operación con el molde deberá ser pintado con aceite desencofrante, para conseguir un mejor desentoldado y así evitar la adherencia de la masa arcillosa. Mezclado de los componentes Tras pesar por separado cada arcilla, la arena estandarizada, y los estabilizantes, se mezclan en seco, a peso constante y en condiciones de laboratorio, en un recipiente de plástico, inalterable a la acción de la sosa. Ésta, para que actué de forma homogénea, se mezcla con el agua desionizada justa y previamente determinada, a temperatura ambiente de 20ºC. Se ha observado que la adición del agua, con o sin sosa, por aspersión o pulverización produce mayores errores en la dosificación que la adición directa adoptada. Parte del agua se evaporaba rápidamente o quedaba perdida en las paredes del recipiente de mezcla. Se optó por añadirla mediante probeta graduada al fondo del recipiente, directamente sobre los componentes, evitando que se fuera al fondo o las paredes y generara que la arcilla se pegara o formara grumos Homogeneización de la mezcla. La efectividad del proceso de ejecución de microprobetas, está en minimizar la desviación estándar entre probetas y su reproductividad a escala real. Por ello la homogeneidad de la mezcla debe ser total. Tras la adición de agua se debe mezclar los componentes con espátula, hasta deshacer por completo los grumos que se formen, durante tres minutos. Según la naturaleza de la arcilla, esto comporta un mezclado entre uno y dos minutos. Se comprueba que no quede material pegado al recipiente. Llenado del molde Se llena el molde manualmente, evitando focos de evaporación con corrientes de aire o fuentes de calor próximas. La operación se hace en tres tongadas, presionando cada vez con fuerza con el dedo pulgar, enrasándolo finalmente con un cuchillo. Al contener sosa algunas mezclas, la manipulación deberá ser hecha con guantes de látex. Conseguido el enmoldado se coloca el cubo-pistón de acero de 2x2x2, y se golpea un par de veces con un martillo para que penetre en el molde un milímetro escaso. Tras tener rellenada la serie de 5 microprobetas, se inicia el proceso de compactación, mediante una prensa manual con anillo dinamométrico. Esto reproduce a escala, la ejecución de BTC, por lo cual el tiempo empleado en alcanzar la presión adoptada de 20Kp/cm2 sobre la mezcla no deberá superar los dos segundos. Con ello el pistón entra dentro del molde y comprime la mezcla. En el caso de que el grado de humedad esté por encima del óptimo, la mezcla fluye por las ranuras de ajuste, y la compactación se hace a expensas de perder mucha muestra y altura de la microprobeta. Cómo resultado óptimo la altura alcanzada final de la probeta estará entre los 13 y 14 mm, lo cual reproduce con mayor realidad las proporciones de un BTC real, que no una probeta con relación anchura / altura A/H 1/1. Es importante verificar las alturas, ya que hemos comprobado que son inversamente proporcionales a la resistencia a compresión. La operación de extracción de la microprobeta del molde se realiza con sumo cuidado con esfuerzos tangenciales a las paredes, evitando posibles adherencias que pueden romper aristas o crear desconchados. Las microprobetas son pesadas con balanza electrónica, con precisión ±0.01, rotuladas con los códigos y se anota la fecha de fabricación. Curado de la microprobeta. Posteriormente las microprobetas, para su curado, se colocan de lado en el interior de una cápsula hermética, sobre una lámina plástica que a su vez está sobre un fondo con agua ionizada. Esto se efectúa de esta manera para evitar problemas de ascensión capilar y expansividad de las arcillas al entra en contacto directo con el agua del curado, tal como se pudo experimentar. Tras tener toda la serie de 5 microprobetas encapsuladas, se coloca dentro del agua climatizada por una resistencia-agitador, durante 4 horas a 60ºC. Éste sistema de aceleración de curado aparece en métodos ya descritos anteriormente 10 13. 13 Preparación de la muestra de barro. Plasticidad normalizada.Ensayo de retracción y resistencia a la compresión. DIN 18952. ASTM D 421-58 “Standard Method for dry preparation of soil sampler for particle size analysis and determination of soil constants”. Ver capítiulo 1.2.5.3.3. Fabricación de Probetas y consistencia de la mezcla: Terminado este periodo de curado, se extraen de la cápsula y se dejan 48 horas secar al aire en condiciones de 20ºC / 60% HR, al margen corrientes de aire y/o fuentes de calor, para evitar los efectos de la microfisuración. Las microprobetas ya están preparadas para efectuar los siguientes ensayos. ATD/ATG TERMOGRAVIMETRIA Los dos métodos por excelencia para determinar las estructuras moleculares se basan en el análisis cristalográfico por Difracción de Rayos X XRD y Análisis Térmico Diferencial ATD. El primero de los dos no será utilizado en nuestro método debido esencialmente a: - Complejidad en la preparación de la muestra, debido a un sistema de sedimentación, precipitado y orientación diferente para cada tipología de arcilla. -Dificultad en la interpretación y cuantificación de los resultados. Cantidades menores al 10% no son detectables. - Solamente determina las fases cristalinas y no las amorfas, muy abundantes en las tierras estabilizadas14, o también hay dificultades para identificar las estructuras de las Illitas. El anàlisis termogravimètrico (ATG) registra los cambios de masa de un material concreto, en fase sólida, amorfa o cristalina, en función de la temperatura y contrastado con un material inerte: m (T,t) La medida se obtiene midiendo de forma contínua masa m, y Temperatura T en ºC de la muestra, calentada a velocidad constante ( en la Tesis se adoptan20º/min). En experiencias isotermas, se analiza la variación de la masa a lo largo del tiempo. ∆m(T,t) El sistema se basa en las señales emitidas por un termopar, que diferencia las temperaturas en función de una muestra patrón de aluminio. Fig. 2 Equipo ATD 14 Se comprobó con un DRX de las tierras tipo C8P estabilizadas con cemento portland. Gentileza DRX Ciments Molins Como resultado se obtiene una gráfica continua, que refleja una serie de picos indicadores de los cambios físico-químicos y de la perdida de calor y masa que ha experimentado el material con el incremento de temperatura. Ello permite obtener una identificación de los componentes de una tierra, de forma más sencilla que en la Difracción de RX. Al mismo tiempo la interpretación de resultados está más cercana a los técnicos de la construcción, y aunque deba ser analizada por un especialista, continua siendo de fácil lectura y uso. Hace falta trabajar con dispositivos de balanza de gran precisión, siendo las habituales en el orden de ±0.1 µg. La tecnología desarrollada y adaptada a esta técnica permite la realización de medidas de gran exactitud. Incluso se puede afirmar que las medidas son cuantificables con el aparato que se ha utilizado para la Tesis del Departamento de Física Aplicada de la Universidad de Girona, comprobación efectuada con muestras conocidas. Parámetros que afectan a la medida termogravimétrica Masa Estabilidad Turbulencias atmósfera Condensaciones y otras reacciones Fuerzas electrostáticas y magnéticas Derivas electrónicas Temperatura Velocidad calentamiento / enfriamiento Conductividad térmica (disipación calor) Entalpía del proceso Geometría de: muestra-horno-sensor Derivas electrónicas Ante esto el ATD es mucho más versátil ya que en un mismo gráfico, sin preparaciones especiales, muestra todos los posibles picos de las arcillas, de los carbonatos, sulfatos y de otras substancias presentes. Además, con la actual tecnología permite integrar fácilmente los picos endotérmicos y exotérmicos de las curvas, cuantificando con precisión los respectivos contenidos de materiales constituyentes de las tierras. Esta labor la ha realizado el mismo autor de la Tesis, lo cual representa estar al alcance de conocimientos con especialización físico-química en el tema. Para calibrar y tomar como curva comparativa patrón se ha efectuado un ATD/ATG de una caolinita calcinada inerte. Obsérvese la curva continua del ATD, esta parábola está en función de una velocidad de incremento de temperatura de 25ºC/ minuto. Análisis ATD básicos de referencia. En los diagramas representados se muestran las curvas tipos adoptadas por la mayoría de las bibliografías especialistas15 en este método de análisis físico. La superior corresponde al Cemento Pórtland. Los cementos naturales muestran picos entre los 680º y los 700º. Las Caolinitas se caracterizan por tener un pico endotérmico alrededor de los 590ºC, juntamente con uno exotérmico muy pronunciado en los 980º. Éste no debe confundirse con el Cuarzo, que tiene su doble pico a los 573º, al producirse la transformación (((. Por ello hay que verificar el contenido de Caolinita, a partir de la proporcionalidad entre sus picos. En las Halloisitas y la Metahalloisita el pico endotérmico se mantiene por debajo los 580º, apareciendo uno nuevo de deshidratación en los 240º. En otras especies de Kanditas o grupo del Caolín, como en la Dickita y la Nacrita el pico endotérmico se desplaza hacia los 680º, aunque se mantiene el exotérmico con menor fuerza. En el grupo de las esmectitas dioctaédricas los picos se caracterizan por la destrucción de los grupos hidroxilos. La Montmorillonita da un pico endotérmico de dehidroxilación en la región de los 700º (610º-620º-660º-600º) y otro muy variable en los 900º( 800º-840º-880º-870º) seguido de inmediato por uno exotérmico, relacionado directamente con la presencia de Mg2+. Éste incremento de los picos, por la presencia de cationes, en arcillas con alta capacidad de intercambio catiónico como la montmorillonita o la Vermiculita ( 100-150 m.e.q 1 ver. Graf.adjunto), se ha comprobado que es directamente proporcional al potencial catiónico. Así la temperatura del pico de cambio crece en orden a la serie de Hofmeister7 : Na+>Ba2+ >Li+>Sr2+ >Ca2+ > Mg2+. En la beidellita el primer pico endotérmico desciende a los 550º y de forma menos pronunciada aparece algunas veces otro endotérmico en la región de los 700º-850º, más el exotérmico de los 900º. La Nontronita y la Volkhonskoita, dan curvas parecidas a la anterior en los 500º, siendo más variable en la zona de altas temperaturas. Del grupo de las esmectitas trioctahédricas, la Saponita, tiene picos 15 Aplications of Differential Thermal Analysis in Cement Chemistry. Aut. V.S.Ramachandrn. Chemical Publishing Company, Inc.New York 1969. endotérmicos a los 179º 240º 634º y 904º, no apareciendo pico exotérmico. En la Hectorita el primer endotérmico no es doble como en el anterior, sólo tiene uno en la región de los 180º. En los 680º y 780º seguidos de un exotérmico a los 900º muy intenso, termina con uno doble exo-endo a los 1110º. En muchas ocasiones, en la naturaleza se dan mezclas naturales de arcillas, lo cual puede dificultar la lectura del ATD. Grim en 1947 dedujo que las mezclas reducían las reacciones térmicas. Para ello se siguen algunos procedimientos cómo la saturación con piperidina, que es absorbida por las arcillas de mayor m.e.q, lo cual queda reflejado por el incremento de picos exotérmicos. En otros casos se ha empleado etil-glicol e hidróxido sódico. Para eliminar la materia orgánica que interfiere, por la pirólisis oxidante y su volatilización, se puede efectuar previamente un tratamiento con peróxido de hidrógeno. Para la diferenciación de la Goetita FeOH, que enrojece la tierra, respecto a la Caolinita se debe observar el pico de los 370º, cerca está el carbonato férrico en los 350º. El Carbonato cálcico ( las Bateritas) está en los 820º, otros carbonatos en los 875º y el hidróxido cálcico en los 460º. Su presencia masiva se puede eliminar por digestión con ClH 1/1. La dolomía, el Carbonato Magnésico ( pico 400ºC) se elimina con digestión ácida de 4Horas al 25% de ClH La cuantificación de las arcillas en mezclas Caolinita-esmectitas es proporcional a las áreas de los picos endotérmicos entre los 500º-700º. Los más bajos corresponden generalmente a la Montmorillonita. Lo mismo ocurre con la Illita-montmorillonita ( ver Fig), donde la medida del segundo pico endotérmico es el determinante. Las illitas se caracterizan por presentar un pico endotérmico en la franja de los 500º ( 520ºº-480º-510º), y un pico doble endo-exo en la zona de los 900º ( 890-930º/ 85º0910º/) Las cloritas se caracterizan por unos tres picos endotérmicos muy pronunciados en la zona de 750º-850º, aunque se pueden presentar desde los 500º, y uno exotérmico en los 850º, aunque varía notablemente cuando se encuentra combinada con la montmorillonita ( ver graf. Inferior). Otras series cristalográficas de minerales arcillosos analizables por ATD presentan las siguientes gráficas 7: Es destacable considerar los siguientes intercambios catiónicos en M.e.q: Talco <2; Pirofilita <1-5, y La Sepiolita y la Atalpugita 20-30 1. Caracterización ATD de las Arcillas Puras. A partir del análisis térmico diferencial, se procede a comprobar los picos endotérmicos y exotérmicos característicos de cada especie mineral de arcilla, verificando su pureza respecto a los gráficos anteriores. Respecto a la Caolinita de la Cañada de Verich podemos observar el siguiente gráfico con el ATG, en negro, escalado en perdida de gramos, el ATD en rojo cómo incremento de temperatura diferencial respecto al tiempo y la primera derivada expresada como perdida de peso respecto al tiempo en mgmin^-1. Destaca sobretodo el pico endotérmico de los 550º y el exotérmico de los 1000º. En los 780º hay ciertas fluctuaciones que pudieran ser debidas a la reacción de calcinación producida por el Ca 2+ presente en la arcilla. ATD 1 Ka. Caolinita Cañada de Verich En la Halloisita se da una curva parecida, aunque el pico de los 500º desciende unos 15º. La zona de deshidratación inicial en los 175º es mucho más pronunciada, apareciendo también otra perdida inicial en los 300º. ATD 2 Superposición Ka Hall. Caolinita con Halloisita-Indianita. Parte inferior ATD/ATG de la Halloisita comparada con un ATD genérico. ATD 3 ATD y ATG de las Illitas. El análisis termogravimétrico de la Illita caracteriza muy bien los picos endotérmicos de 400º y 500º, y uno doble exo-endo en los 800º-810º. ATD 4 ATD, ATG y su derivada de las Cloritas. Se caracteriza por el triple pico endotérmico entre los 500-700ºC. Cabe notarlos dos doble picos de deshidratación en los 100-150º y los 250-300ºC. ATD 5 ATD, ATG y su derivada, de la Montmorillonita. La curva roja es un ATD genérico de referencia. En la Montmorillonita destaca una perdida de peso en agua del 10% en los 110, muy por encima del resto de las arcillas. En los 700º aparece el pico endotérmico, y el doble endo-exo de los 1000º, casi resulta inapreciable, de lo cual podría deducirse un muy bajo contenido de Mg 2+. ATD 6 Funciones derivadas en mg min^-1 de las Illitas, Caolinitas y Montmorillonitas. Gráficos ATD y función derivada mgmim^-1 comparativos de las arcillas puras estudiadas. Análisis físicos Obtención de las densidades de las microprobetas En este punto se establece la metodología para la obtención de las densidades aparentes, másica (referida a peso seco) y natural (referida al peso en equilibrio en condiciones de laboratorio) de las microprobetas del Grupo I. Estos parámetros se obtienen sin la utilización de solución acuosa o disgregación de la muestra. Dm.Densidad másica o volumen específico Di.Den.fracción inaccesible o aparente Dn.Densidad natural Dr.Dens.real disgregado Peso específico Pto. Porosidad real. P.Porosidad superficial Volumen poros. e.Indice de huecos e.superficial. W.A b s o rció n granos real seco Ps/Pw-Ph. Ps/Ps-Pho. Pn/Pn-Pho Ps/Ps-Phd (Di-Dr/Di)x100 (Di-Dm/Di)x100 Pto/1-Pto. Pt/1-Pt. Pw-Ps )/Ps )x1 0 UNE 7 0 0 8 .A STM Dm. Di. Dn. Dr. Pto. Pt. e0. e. W. Tabla 2 Formulas y valores aplicables en el ensayo Para las determinaciones gravimétricas se requiere utilizar una balanza con un error inferior a los ±0,01gr. La metodología de trabajo se basa en las normativas expuestas en el capítulo 1.2.5.3.4. Determinación de las propiedades físicas, ASTM C642-81, la ASTM D 558-96 “Standard Test Methods for MoistureDensity Relations of Soil-Cement Mixtures”., la NLT-301/72, y las UNE 7001, 7007, y 7140, modificadas en cuanto el uso de tetracloruro de carbono en frío, en el lugar de agua desionizada, y así evitar la destrucción de la probeta en inmersión. Otras normas utilizadas con información referencial relacionadas con la evaluación de la densidad son:UNE 7084. Determinación de la humedad superficial de gravas y arenas. Este ensayo se ejecuta por determinación gravimétrica en picnómetro aforado, con 200gr. de muestra. Se compara la absorción superficial instantánea de agua con el peso de la muestra con la superficie seca,UNE 7083. La densidad obtenida mediante la medida del volumen geométrico con pie de rey, y precisión de décima de milímetro es válida como orientativa para determinaciones rápidas, como lo es el tanteo para fijar el grado óptimo de humedad para conseguir una densidad máxima. En la gráfica adjunta se muestran la variabilidad de las densidades obtenidas en función del porcentaje de agua utilizado para elaborar la microprobeta, del tipo de arcilla y su estabilización. Las líneas de tendencia añadidas nos definen de nuevo los porcentajes óptimos de agua de elaboración. 2,05 Densidad natural aparente Caolinitas Relación Densidad/%humedad max.9,9% 2 1,95 1,9 1,85 1,8 1,75 1,7 1,65 0,0% Ka todos KaNaOh Ka14P Ka 14Cn7Y Ka puro Polinómica (Ka14P) Polinómica (KaNaOh) Polinómica (Ka 14Cn7Y) Polinómica (Ka puro) Polinómica (Ka todos) 2,0% 4,0% 6,0% 8,0% 10,0% 12,0% 14,0% % Agua de amasado Para las probetas estabilizadas, en las cuales no exista peligro de disgregación de la muestra por inmersión, se afinan los resultados mediante el procedimiento de la balanza hidrostática, el más habitual y especificado en las normas de referencia dadas. La muestra colgada del plato de la balanza se sumerge en un recipiente con agua destilada. Ello comporta un empuje hacia la superficie equivalente al volumen de la muestra. Con este procedimiento el peso registrado hidrostático es el peso seco menos el peso del agua desalojada, igual al volumen de la muestra. Para las muestras deleznables en agua y más irregulares se utilizó un volumómetro para ganar en exactitud, y poder medir a la vez las pérdidas de muestra. Pero en el momento que la muestra se deshace en finos, el sistema pierde exactitud y no es viable. Por esto se decidió la utilización de otro líquido más denso que el agua, y que no deshiciera la muestra al entrar en contacto con ella, el tetracloruro de carbono Cl4C en frío y al vacío. Esto se tuvo que hacer en las muestras de arcilla pura sin estabilizar, en algunas de las estabilizaciones con yeso y cemento natural, y sobretodo en las de la familia de la Montmorillonita. Los pasos para realizar el ensayo son: -Ps.Obtención del peso seco de la muestra después de 24 horas en estufa a 60ºC, y enfriado en desecador sobre Ácido Sulfúrico concentrado. El hecho de acotar la temperatura a 60ºC, en lugar de la usual de 105ºC para obtener el valor total del agua higroscópica, se justifica porqué a temperaturas superiores a los 60ºC se modifican las estructuras de las arcillas hidratadas y así evitar la influencia de los efectos fisicoquímicos producidos. -P0 Tara de Picnómetro lleno con Tetracloruro de Carbono Cl4C aforado. El picnómetro es de diseño propio con boca de diámetro 5.53cm.( ver Ilustración). -P1. Introducir la muestra dentro del Picnómetro. Añadir el Cl4C hasta que el líquido llegue a la marca del aforo. Pesar inmediatamente todo el conjunto. -P2. Se repite la pesada a las 24horas, tras aforar de nuevo el picnómetro. -P3. Se extrae la muestra sin que gotee. Se pesa inmediatamente, ya que el Cl4C se evapora con mucha rapidez.. -P4. Se pesa el picnómetro con el Cl4C que ha quedado. -P-. Se vuelve a colocar la probeta en el picnómetro, se afora de nuevo, y se repite el peso Las ecuaciones y valores que se utilizan son los mismos que en la balanza hidrostática, únicamente se introducen dos factores correctores: -Factor corrector de la densidad 1.594 -Valor de aforado del picnómetro. Éste procedimiento se ha aplicado a las microprobetas ejecutadas con Montmorillonita, ya que se deshacen inmediatamente en contacto con el agua. En la siguiente tabla se muestran los valores obtenidos. Po.Tara picnòmetro aforado P1.Pes Pic. con m.seca. P2.Pes Pic.24h.aforado muestra saturada P3. Pes sat. en Cl 4 Ca P4..Cl4Ca resto final cm3.Cl4Ca que falta o error de peso P3.final (P2-P4-(1,594xP-)+P3)/2 Pho.Peso hidrostàtico Ps-((Po+Ps-P1)/1,594) Ps-V aparente inicial la mostra hauria d'estar saturada? Ph.final saturado Pw-((Po+P3-P2)/1,594) Ps-Vespecífico con los poros ocluídos t ºc agua 20 T15ºC µ=1,594 Po. MON14P MON14CN7Y P1. 462,43 465,73 P2. 466,13 465,60 P3. 10,82 10,32 P4. 455,33 455,23 P-. -0,02 0,05 P3.f 10,83 10,31 Pho. -0,63 -1,44 Ph. -5,10 -5,10 463,43 463,43 La medida media de las densidades másicas obtenidas en las microprobetas, con sus respectivas desviaciones estándar, calculadas según, se dan en la siguiente tabla: Densidad másica seca media desviación estándar ± % Ka Ka14P Ka NaOHKa14CN7y 1,95 1,9 1,9 1,75 0,01 0,03 0,017 0,10 1% 0% 0,89% 6% Ka14P Ka14CN7y 1,93 2,1 1,21 0% CL . Clorita CL . Clorita CL NaOhCL14P ohCL NaOhCL14P ohCL14CN7Y' ohCL14CN7Y' oh1,66 1,76 1,78 1,76 1,6 0,06 0,08 0,09 0,08 3% 4% 5% 4% ILL.Illita ILL.Illita ILL NaOhILL14P ohILL14P ohLL14CN7Y oh- 0 1,98 2,04 1,93 1,93 1,9 0,00 0,01 0,02 0,08 0,08 0,07 0,00% 0,74% 1,2% 4% 4% 4% HALL.Halloisita HALL.Halloisita HALL NaOhHALL14P ohALL14CN7Y oh- 1,59 1,59 1,56 1,64 1,56 0,05 0,05 0,04 0,13 0,05 3% 3% 3% 8% 3% Mon MON NaOhMON14P MON14CN7Y 1,86 2,1 1,93 1,78 0,06 0,13 0,07 0,10 3% 6% 4% 5% Se pueden tomar cómo valores de densidad específica absoluta de referencia a16: 16 GEOTECNIA Y CIMIENTOS Y, Ed. Rueda, Madrid, 1977. Aragonito 2,94 Atapulgita 2,30 Augita 3,2 – 3,4 Biotita 2,8 – 3,2 Calcita 2,72 Caolinita 2,63 2,64 ± 0,02 Clorita 2,6 – 3,0 Cuarzo 2,65 2,64 Dolomita 2,80 – 2,99 Haloysita 2H2O 2,95 Hematites 5,2 – 5,3 Hematites hidratada 4,30 Hornblenda 3,2 – 3,5 Illita 2,60 – 2,86 Illita Na 2,78 Limonita 3,6 – 4,0 Magnetita 4,97 – 5,18 Montmorillonita 2,74 2,65 – 2,84 Moscovita 2,7 – 3,1 Ortosa 2,50 – 2,62 Pirofilita 2,84 Serpentina 2,1 – 2,7 Talco 2,7 – 2,8 Turba 1,1 – 2,7 ( media 1,5 ) Vermiculita K 2,80 Vermiculita Na 3,05 Yeso 2,31 – 2,33 Determinación de los límites de Atterberg. Se determinará en este apartado sólo los índices de Atterberg correspondientes a la fracción <70µ de las arcillas y limos. Éstos darán un mayor conocimiento de la tipología de arcillas que estamos tratando. Consultar Anexos Norma 23. Obtención del límite plástico El límite plástico determina la humedad más baja con la que pueden formarse cilindros de suelos de unos 3 mm de diámetro, rodando dicho suelo entre la palma de la mano y una superficie lisa, sin que dichos cilindros se desmoronen. Se toman unos 20 gr. de muestra de la mezcla de arcilla a ensayar que pase por el tamiz 0,40 UNE 7050. Se amasa con agua destilada hasta formar con facilidad una bola, y se toman unos 15 gr. de dicha bola como muestra para el ensayo. Se moldea la mitad de la muestra en forma de elipsoide y, a continuación, se rueda entre los dedos de la mano y una superficie lisa, con la presión estrictamente necesaria para formar cilindros de 5 a 6 cms de longitud. El cilindro debe desmoronarse o romper con un diámetro de unos 3 mm. Sí al llegar a los 3 mm el cilindro no se desmorona se vuelve a hacer otro elipsoide y se repite la operación, y así sucesivamente hasta que rompa a los 3 mm de diámetro en porciones de 1 a 2 cms de longitud. Sí, por el contrario, el cilindro rompe antes de llegar a los 3 mm de diámetro deberá añadirse agua destilada a la muestra y repetir la operación hasta conseguir el resultado deseado. La porción así obtenida se coloca en un pesafiltros tarado, y se continúa el proceso hasta reunir unos 5 gr de suelo. Se determina la humedad de acuerdo con la norma UNE-328. Se repite el proceso con la otra mitad de la masa. El límite plástico es la media de las humedades de ambas determinaciones. Se expresa como porcentaje de humedad, con una cifra decimal. Normas de referencia UNE 7-378-75. y la NLT-106/72 Ensayo del Límite líquido La norma NLT-105/91 tiene como finalidad la determinación del límite líquido para las partículas finas de un suelo. Este límite es el contenido porcentual ( %) de humedad que obtenemos, al conseguir que se cierre un surco practicado en un suelo contenido en el interior de una cazoleta de bronce, al golpear 25 veces esta cazoleta contra una base de una dureza estandarizada, llamándose el aparato donde se realiza este ensayo la cuchara de Casagrande. Procedimiento de trabajo Deberemos obtener un mínimo de 60 gramos de muestra de fracción fina para ensayar, mediante tamizado del suelo por el cedazo UNE 0,40 mm. ( ASTM nº 40), aunque se aconseja obtener 250 grs. Una vez conseguida una porción suficiente para realizar el ensayo, procederemos a amasarla con agua, en la cantidad que el operador considere necesaria para cerrar el surco en un intervalo de 10 a 40golpes, (de tal modo que sí el surco cierra antes de 10 ó después de los 40 golpes deberá repetirse la operación.) El amasado de la muestra se realizará con un espátula o similar hasta asegurarnos que la mezcla esté completamente homogénea y uniforme, dejándola descansar un mínimo de 4 horas, y 18 en el caso de suelos arcillosos.17 Aunque esta fase pueda parecer muy evidente, será necesaria la destreza y experiencia del operador para calcular el agua necesaria para la mezcla, de modo que ésta no sea excesiva, ya que se debería esperar a que se secase; resultando el tiempo empleado en el ensayo mucho mayor al estrictamente necesario. Obviamente, si el agua resultase poca, se iría añadiendo hasta llegar a la humedad deseada. Cuando la mezcla presente una apariencia de uniformidad y un contenido de humedad suficiente, la iremos colocando con sumo cuidado en la parte inferior de la cazoleta de la cuchara de Casagrande, con la ayuda de la espátula, de tal modo que quede aproximadamente como muestra la foto siguiente: A continuación, y con la ayuda de un acanalador normalizado, realizaremos en la parte media de la muestra un surco de 11±2mm, de manera que durante el recorrido el acanalador se mantenga perpendicular a la superficie de la cuchara. Cuando se haya conseguido un surco, lo más regular posible, se comenzará a girar la manivela de la cuchara ( que mediante una excéntrica, hace golpear la cazoleta contra la base), a razón de 2golpes por segundo, de tal modo que se unan las paredes del surco por su parte inferior en una longitud de unos12 mm ó 13 mm aproximadamente. Esta unión debe producirse entre los 20 y los 25 golpes, de lo contrario deberá repetirse la operación extrayendo o añadiendo humedad. Si hemos conseguido cerrar el surco en una longitud de 13mm, próximos a los 25 golpes tomaremos muestra de a zona donde se han juntado los bordes. La muestra que cojamos nos servirá para determinar la humedad ( recomendable coger unos 15 grs.) ), se pesará, anotando el resultado y seguidamente se introducirá en la estufa a 60ºC durante24 h, subiendo a 105ªC, durante los veinte minutos anteriores a la pesada. Repetiremos el mismo proceso para encontrar un punto al lado opuesto entre los 25 y 30 golpes Una vez determinados los dos puntos, cada uno de ellos correspondientes a los intervalos 20-25 golpes y 25-30 golpes respectivamente, los situaremos en una gráfica de doble escala logarítmica, donde el eje de abscisas muestra la humedad ( % ) y el eje de ordenadas el nº de golpes. Dependiendo de la bibliografía que se consulte, esta gráfica puede coincidir en abscisas y ordenadas con la descripción dada o estar dispuesta al revés. Este detalle no tiene la menor importancia; solamente a efectos de comodidad, para ubicarla en la hoja de trabajo. 17 Manual de Laboratorio CRATerre-EAG. 1992 En dicha gráfica se muestra una línea discontinua de pendiente 8,547 ( 0,117 en los casos comentados.) Esta recta ha sido obtenida tras numerosas determinaciones, de las que se ha deducido, que para un mismo suelo, los puntos correspondientes a diferentes grados de humedad forman una recta cuya pendiente más probable es ésta. Para determinar el límite líquido, se trazará una recta paralela a la de referencia ( pte. 8,547), de tal modo que se adapte lo mejor posible a los dos puntos. La humedad que corresponda en esta recta con los 25 golpes, será el valor del límite líquido. El proceso se puede simplificar intentando, en un buen principio, conseguir el grado de humedad justo para ajustarse a los 25 golpes. Para ello se puede hacer uso de una lámpara de infrarrojos para secar y de una espátula para premezclar la muestra sobre la misma cuchara si la debemos humedecer. También es interesante destacar la importancia del posible secado de la muestra antes de realizar el ensayo. Se ha demostrado que con el secado en estufa, se producen apreciables desviaciones en los resultados del ensayo, por lo que, siempre que sea posible, se recomienda no secar en estufa, siendo preferible el secado al aire de la muestra. La Cuchara de Casagrande El aparato básico de este ensayo de determinación del límite líquido, es la cuchara de Casagrande. La cuchara de Casa grande consiste en una cazoleta de bronce, sujeta a una base de un material de dureza determinada, que mediante una manivela y un sistema excéntrico hace que la cazoleta se levante de la base 1 cm. para volver a caer, golpeando contra ésta. El profesor Arthur Casa grande, advirtió la importancia que tiene en los resultados la naturaleza de la base sobre la que golpea la cazoleta, llegando a la conclusión de que era necesario normalizar la resiliencia dinámica de las bases ( índice de resistencia al choque.). Para ello es preciso que, dejando caer sobre la base una bolita de unos 8 mm. de diámetro desde una altura de 25 mm, la altura de rebote esté comprendida entre el 75% y el 90%. En Estados Unidos se utiliza para la base, desde 1945, un plástico llamado Micarta número 221, fabricado por Westinghouse. Es importante asegurarnos del buen funcionamiento de la cuchara, por ello deberemos comprobar su calibrado con frecuencia. Esto lo haremos elevando la cazoleta desde la base 1 cm. ( con la ayuda de la parte superior del acanalador) en el punto donde se produce el golpe. En estas circunstancias giraremos la manivela, de modo que la excéntrica roce con la pieza de la cazoleta que hace que ésta ascienda. El acanalador de Casa grande es el que generalmente debe usarse, ya que con él se obtiene siempre la misma profundidad de surco. El acanalador de la A.S.T.M. tiene como inconveniente que no controla la altura del surco y con él se obtienen sistemáticamente valores del límite líquido inferiores que con el acanalador de Casa grande. Una de las ventajas que presenta el acanalador de la A.S.T.M. es que se desgasta mucho menos que el de Casa grande. ASTM CASAGRANDE En suelos poco plásticos, el acanalador de Casa grande presenta un inconveniente, y es que los surcos que hace resultan muy irregulares, llegando a arrastrar cantidad considerable de muestra; por ello Hoványi ( 1958) ideó un acanalador, parecido al de Casa grande, hueco interiormente, que permite abrir surcos en suelos poco plásticos. Normas de referencia NLT-105/91 que se corresponde con las normas UNE 7377, ASTM D-423-66 (72), ASTM D-4318. Normas 16-18-19 Anexos Según el método expuesto los resultados obtenidos con las Arcillas puras han sido: Wp Ka CL . Clorita ILL.Illita HALL.Halloisita Mon 14,37% 15,66% 20,00% 29,37% 24,76% Wl 32,93% 16,73% 28,61% 34,52% 70,60% Ip 18,57% 1,07% 8,61% 5,15% 45,84% arcillas% 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 Ip/arcillas% 0,37 0,02 0,17 0,10 0,92 Tabla 3 Plasticidad de las arcillas puras. Índice de plasticidad. Ip es la diferencia entre el límite líquido (wl) y el límite plástico (wp.) Ip = wl - wp El CRATerre define tres tipos de plasticidad en función de los resultados: Tipos de plasticidad plasticidad débil Índice de plasticidad de 5 a 10 plasticidad media de 10 a 20 plasticidad fuerte superior a 20 De esta tabla de referencia y de los resultados expuestos en Tabla 3 se deduce: - Las Cloritas utilizadas en esta fase experimental no tienen apenas plasticidad. - Las Halloisitas presentan una plasticidad muy débil. - Las Illitas tienen una plasticidad media. - Las Caolinitas la tienen media-alta. - Y finalmente las Montmorillonitas del Grupo I son fuertemente plásticas. Coeficiente de actividad de las arcillas El coeficiente de actividad nos da información del aumento de volumen y de la retracción del material tierra, al relacionar el índice de plasticidad y el porcentatge de arcillas. Ca = Ip / % argiles CRATerre establece una clasificación de las tierras en función de su coeficiente de actividad. Coeficiente de actividad inferior a 0.75 de 0.75 a 1.25 de 1.25 a 2.00 superior a 2.00 Tipos de suelo Inactivo Actividad media Activo Muy activo Según el método expuesto los resultados obtenidos las Arcillas puras del Grupo I mezcladas con la arena normalizada ofrecen un tipo de material inactivo, a excepción de las Montmorillontas que son de actividad media. Sí se extrapolan los resultados a la gráfica de Casa grande utilizada por el CRATerre, ver Tabla 4, resulta que la Halloisita y la Clorita se encuentran en la zona no plástica, la Illita en la zona 1, la Caolinita en la 4, y la Montmorillonita en la 13. Sí se aplica este cuadro inferior, (fuente CRATerre) sólo requeriría estabilización la Montmorillonita, aspecto erróneo desde el punto de vista de la Durabilidad y de la resistencia, tal como se evidencia en los resultados que se muestran en los próximos puntos de la Tesis. Zona plástica Actividad Grado de estabilización Bajo o nulo Bajo o medio Importante 1-2-3-4-5-6- Inactivo 7 Actividad 8-9-10 media Activo 11-12-13 Arcillas con arena 65,00% 60,00% 55,00% 50,00% 45,00% 40,00% Mon Wlimite líquido 35,00% 30,00% 25,00% 20,00% 0,00% Hall Ill Cl Ka 20,00% 40,00% Indice de plasticidad Tabla 4 Límites de Atterberg de las Arcillas del Grupo I Arcillas con arena 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% 10,00% 0,00% 0,00% Cl 20,00% Mon Ka iLL Hall 40,00% 60,00% 80,00% Lí m i t e l í qu i d o Arcillas con arena 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% 10,00% 0,00% 0,00% Ka iLL Hall Cl20,00% 40,00% Mon 60,00% 80,00% L í m i t e l í q ui d o Arcillas con arena 50,00% Indice de Plasticidad 40,00% 30,00% 20,00% 10,00% 0,00% 0,00 Mon Ka Hall iLL 0,20 0,40 0,60 Cl 0,80 Arcillas con arena 50, 00% 40, 00% 30, 00% 20, 00% 1 0, 00% 0, 00% 0, 00 0, 20 0, 40 Mon Ka iLL Cl 0, 60 0, 80 Hall Tabla 5 Cuadros comparativos del análisis de los límites de Atterberg para la caracterización de las principales características físicas de las arcillas. La muestra de Montmorillonita al 50% aparece como la tierra más activa, con mayor grado de expansividad y mayor cohesión. Tras ella va la Caolinita, y más parecidas, con menor compacidad, expansividad y actividad están las Illitas, las Cloritas y la Halloisita. Cabe citar que los resultados obtenidos con este tipo de Illitas no está muy acorde con la información antecedente de esta especie mineral, debían haber aparecido en un punto intermedio entre caolinita y montmorillonita. Resistencia a Compresión Simple. Sobre 2/3 de las microprobetas fabricadas se ha efectuado el ensayo de compresión simple, con prensa manual, basada en anillo dinanométrico de deformación, debido a las pequeñas dimensiones de las muestras. Como normas de referencia se han considerado: Esta norma define el estado de la probeta a partir de tenerla en inmersión durante 4horas, y para ser sometida posteriormente a una comprobación de planeidad de caras. Las probetas de ejecutan de 10x10 cms, y rompiéndolas a 1mm/min, lo cual da una precisión media del orden del 6%. Pero finalmente para el ensayo nos hemos basado en la UNE 7.242, con la rotura de 5 probetas para encontrar la resistencia característica, con una velocidad de carga de 3/7 Kp/cm2s. El valor límite de la tensión de rotura a compresión sale de dividir el valor de lectura de la prensa multiplicado por un valor de corrección de 1.67, por el área, medida a partir de las dimensiones medias. Para homogeneizar la pieza se ha descartado el refrendado superficial con azufre fundido por un alisado meticuloso de la superficie, todo para poder preservar y no alterar las características de la muestra, ya que ésta será analizada después químicamente. Las microprobetas se han puesto entre dos placas metálicas para repartir homogéneamente los esfuerzos. Los resultados obtenidos se exponen en las siguientes tablas: Código Composición Microprobeta GrupoI NaOH. Sosa caústica al 1,5% P-450 Cemento Portland Molins 14%CN.naturalde mina Collet y 7%Yeso Densidad másica seca media desviación estándar ± % Incremento % respecto la muestra sin estabilizar ‡.Compresión Kp/cm2. desviación estándar ± 4mmxmin % Ka Microprobeta Caolinita 50%.PF=0 Microprobeta Caolinita 50%.14% C.Portland PF=0 Microprobeta Caolinita 50%.1,5% NaOH PF=0 Microprobeta Caolinita con Yeso y C.Natural PF=0 Caolinita con Portland Caolinita con Yeso y C.Natural 1,95 1,9 1,9 1,75 1,93 2,1 0,01 0,03 0,017 0,10 1% 0% 0,89% 6% 53,57 Kp/cm2 237% 54% 133% ±1,13 kp/cm2 2,10% ±1 0 ,7 9 kp /cm2 5,98% ±4 ,4 3 kp /cm2 5% ±1 1 ,7 1 kp /cm2 9,38% Ka14P 180,37 Kp/cm2 82,65 Kp/cm2 124,83 Kp/cm2 64,03 Kp/cm2 Ka NaOH- Ka14CN7y Ka14P Ka14CN7y 1,21 0% 26,97 Kp/cm2 CL . Clorita CL . Clorita CL NaOhCL14P ohCL14P ohCL14CN7Y' oh- Clorita Collcerola.Barcelona Microprobeta 50%Clorita PF=0 Microprobeta 50%Clorita con 1,5% sosa Microprobeta 50%Clorita con 14% C.portiland Microprobeta 100% Clorita con 14% C.portland PF=0 Microprobeta 50%Clorita 14% C.Natural y 7%yeso 1,66 1,76 1,78 1,6 0,06 0,08 0,09 3% 4% 5% -44% 164% 39,76 Kp/cm2 22,33 Kp/cm2 105,01 Kp/cm2 27,64 Kp/cm2 ±2,82 kp/cm2 7,09% ±2,23 kp/cm2 9,97% ±3,67 kp/cm2 3,49% 70% 67,60 Kp/cm2 ±6,88 kp/cm2 10,18% ILL.Illita ILL NaOhILL14P ohILL14CN7Y oh- Microprobeta 50% Illita EE.UU Microprobeta 50% illita con 1,5% sosa Microprobeta 50% illita con 14% c.portland Microprobeta 50% illita con 14% c.natural y 7% yeso 1,98 2,04 1,93 1,9 0,01 0,02 0,08 0,07 0,74% 96,57 Kp/cm2 32% ±1,83 kp/cm2 1,89% Tabla 6 Resistencias medias Arcillas GrupoI 1,2% 4% 4% 127,64 Kp/cm2 247,10 Kp/cm2 85,73 Kp/cm2 38,13 Kp/cm2 ±4,30 kp/cm2 3,37% ±6,05 kp/cm2 2,45% ±10,06 kp/cm2 11,74% -33% HALL.Halloisita HALL NaOhHALL14P ohHALL14CN7Y oh- Halloisita pura Indiana. EE.UU Halloisita pura con 1,5% sosa Halloisita con 14% c.natural Halloisita con 14% c.portland 1,59 1,56 1,64 1,56 0,05 0,04 0,13 0,05 3% 3% 8% 3% -15% -4% 18% ±1,85 kp/cm2 4,86% ±3,73 kp/cm2 11,56% ±3,51 kp/cm2 9,64% ±3,90 kp/cm2 8,63% 32,25 Kp/cm2 36,44 Kp/cm2 45,18 Kp/cm2 79,34 Kp/cm2 Mon MON NaOhMON14P MON14CN7Y Mon.Montmorillonita EE.UU Montmorillonita con 1,5% sosa Montmorillonita 14% c.portland Montmorillonita 14% c.Natural y 7% yeso 1,86 2,1 1,93 1,78 0,06 0,13 0,07 0,10 3% 6% 4% 5% 83% 161% 107% ±6,94 kp/cm2 8,75% ±2,95 kp/cm2 2,04% ±20,48 kp/cm2 9,91% ±15,67 kp/cm2 9,54% 144,89 Kp/cm2 206,72 Kp/cm2 164,32 Kp/cm2 nº Muestra arcilla arena cal o yeso % cemento gr. % aigua a. relación % aigua a. a/c respecto a todo relación a/c+<80µ Fecha Fabric. Peso fabricación Peso natural a dos días dimensiones largo ancho alto Densidad aparente Ps.Peso seco HR% γ max densidad seca gr/cm3 Prensa 1,11 coef.corrector 1,6668 kP 53,57 Kp/cm2 240,02 233,35 431,70 310,02 82,65 Kp/cm2 ‡.Compres ión Kp/ cm2 . Fecha rotura M.P probeta experimental. P-450Molins CN.natural collet Curado 4h a 60º/100%Hr 2 Dias secado al aire 1,5% en peso de NaOH 48h.estufa 60ºC+20' a 105ºC ref.A stm C-642-81 aparente 19,58 Kp/cm2 ESTABILIZACI ESTABILIZACION.DOSIFICACIÓN o y largo nº 4 mmxmin kP/CM2 s+ ±1,13 kp/cm2 54,69 Kp/cm2 52,44 Kp/cm2 94,01 Kp/cm2 61,26 Kp/cm2 ±4,43 kp/cm2 87,08 Kp/cm2 78,22 Kp/cm2 ±10,79 kp/cm2 175,90 Kp/cm2 192,37 Kp/cm2 193,81 Kp/cm2 172,84 Kp/cm2 166,93 Kp/cm2 215,90 Kp/cm2 217,58 Kp/cm2 50,78 Kp/cm2 64,03 Kp/cm2 condiciones de laboratorio 20º 60%Hr en peso MEDIDAS MUESTRA tras secado diferencia de pesos <0,5% Tensión de fabricación % 50% 50% 50% 50% % 25 50% 50% 50% 50% grs % grs 7 % 7 a. 7 a: 9,3% 9,3% 12,7% 11,3% a/c+<80µ Pn ∆ν 1,9466 2,12 2,16 2,24 2,41 2,07 2,06 2,05 2,1 1,35 1,34 0,8 1,12 Ps. 0,6% 11,1983 11,4063 6,6728 10,704 0,9% 10,0138 10,6053 2,9% 10,5841 10,3344 10,7127 10,7953 10,978 10,8263 10,6151 2,88% 2,71% 2,60% 2,86% 2,82% 3,15% 3,29% 2,32% 2,31% 2,46% 2,18% Ds 1,890218995 1,91301784 1,816419861 1,888390211 Caolinita Cañad 25 Ka Ka Ka Ka Ka NaOHKa NaOHKa NaOH- 50 21-sep 21-sep 21-sep 21-sep 12,2352 12,4674 7,5178 11,9120 11,4639 11,6757 6,8408 10,943 0,0115748 1,935051 1,9582005 1,8621516 1,9305544 0,0168477 1,8818825 1,9155779 0,0555269 1,8931431 2,0061854 1,9709204 2,0147168 2,0015989 1,937681 1,9580359 0 0 1,9325404 0 0,1004303 1,7519589 1,8143271 1,7654775 1,8157722 1,7465984 1,8432805 1,846543 2% 26-sep 26-sep 26-sep 26-sep 14% 14% 14% 14% 6 6 7 8 1,8987 5% 26-sep 26-sep 50% 50% 50% 50% 14% 14% 4,75 5 8,7% 9,7% 21-sep 21-sep 10,8878 11,6362 10,3391 10,9664 2,1 2,11 2,06 2,04 1,27 1,33 1,822672651 1,852502038 376,6968 336,6936 180,37 Kp/cm2 Ka14P Ka14P1 Ka14P2 Ka14P3 Ka14P4 Ka14P4 1,8951 6% 10-oct 10-oct 10-oct 10-oct 10-oct 50% nt al 50% 50% 50% 50% nt a 50% nt a 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 14% 14% 14% 14% 14% 14% 14% 14% 14% 14% 14% 9,1% 8,8% 9,9% 9,9% 9,5% 6 6 7 7 7 6 6 05-sep 05-sep 05-sep 05-sep 05-sep 05-sep 05-sep 25-jul 25-jul 25-jul 25-jul 11,5453 11,2415 11,7691 11,8683 12,0164 11,5606 11,4989 10,8982 10,6228 10,9988 11,1135 11,297 10,9594 10,8582 2,07 2,06 2,15 2,08 2,06 2,06 2,04 2,06 2,04 2,06 1,35 1,26 1,26 1,3 1,33 1,83858029 1,951719199 1,919652937 1,957031703 1,945078551 1,914148251 1,914198204 750,06 808,4 858,4 733,4 708,4 925,1 950,1 200,0 258,4 Ka14P1' Ka14P2' 6,8% 8,3% 2,08 2,13 2,06 2,05 1,32 1,27 1,21% 2,24% 09-nov 09-nov Ka14P1 Ka14P2 Ka14P3 Ka14P4 minades estufa 14% 14% 14% 14% 2,02 2,08 1,95 1,94 1,98 2,02 1,95 1,97 1,95 2,03 14,55 1,95 2,05 Ka14CN7Y Ka14CN7Y + Ka14CN7Y ++ Ka14CN7Y Ka14CN7Y Ka14CN7Y Ka14CN7Y Ka14CN7Y 1,7521 5,7% 10,2801 9,7942 10,2028 10,3645 9,8840196 10,5257 10,9886796 3,12% 3,87% 1,78% 2,05% 1,70% 0,50% 0,40% 124,83 Kp/cm2 1,697276789 1,744180248 1,734018774 1,778602474 1,776290558 1,806265239 1,853929199 ±11,71 kp/cm2 94,94 Kp/cm2 118,92 Kp/cm2 132,92 Kp/cm2 135,37 Kp/cm2 0,00 Kp/cm2 141,99 Kp/cm2 0,00 Kp/cm2 9% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 7% 7% 7% 7% 7% 7% 7% 14% 14% 14% 14% 14% 14% 14% 7,0% 7,7% 5,6% 5,7% 1,4% 6,9% 4,3% 1 1 1 1 1 1 1 09-nov 09-nov 14-oct 14-oct 14-oct 14-oct 14-oct 11,0012 10,5520 10,7777 10,9569 10,0226 11,2500 11,4573 10,6113 10,1881 10,3879 10,5811 9,7188 10,7414 10,9449 2,1 2,09 1,38 417 522 575 580 0 608 0 12-nov 12-nov 2,14 2,05 1,28 2,08 2,08 2,09 2,08 2,07 2,08 2,06 2,08 2,06 2,06 1,36 1,36 1,28 1,36 1,39 12-nov 12-nov 12-nov Caolinita Cañada de Verich SERIES INCORRECTAS Ka14CN7Y Ka14CN7Y Ka14CN7Y es laminació 7% 7% 7% 14% 14% 14% 14% 14% 14% 25-jul 25-jul 25-jul 25-jul 12,8838 11,6998 10,5457 2,04 2,07 2,06 2 2,07 2,1 1,3449641 1,212986 139,211136 111,6756 27,9189 33,13 Kp/cm2 26,97 Kp/cm2 07-ago 07-ago Tabla 7 Datos Experimentales Físicos Microprobetas de Caolinita nº Muestra arcilla arena cal o yeso % cemento gr. % aigua a. relación % aigua a. a/c respecto a todo relación a/c+<80µ Fecha Fabric. Peso fabricación Peso natural a dos días dimensiones largo ancho alto Densidad aparente Ps.Peso seco HR% γ max densidad seca gr/cm3 Prensa 1,11 coef.corrector 1,6668 kP 38,13 Kp/cm2 41,67 45,0036 41,67 148,3452 165,0132 158,346 166,68 ‡.Compres ión Kp/ cm2 . Fecha rotura M.P probeta experimental. P-450Molins CN.natural collet Curado 4h a 60º/100%Hr 2 Dias secado al aire 1,5% en peso de NaOH 48h.estufa 60ºC+20' a 105ºC ref.A stm C-642-81 aparente 19,58 Kp/cm2 ESTABILIZACI ESTABILIZACION.DOSIFICACIÓN o y largo nº 4 mmxmin kP/CM2 s+ condiciones de laboratorio 20º 60%Hr en peso MEDIDAS MUESTRA tras secado diferencia de pesos <0,5% Tensión de fabricación % % grs % grs % a. a: a/c+<80µ Pn ∆ν Ps. Ds HALL HALL HALL HALL HALL HALL HALL HALL 25 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 25 3,5 7+3,5 7 14% 14% 14% 14% 14% 14% 7 5 7 9 7 5 9 11 7 1,5851 9% 14% 16% 12% 9% 16% 19% 09-sep 09-sep 09-sep 09-sep 09-sep 09-sep 09-sep 10,2684 10,6158 11,3169 10,5900 10,6158 11,3169 11,8433 9,6813 9,5988 9,9565 9,7037 9,7706 9,9014 10,3165 2,08 2,09 2,07 2,03 2,07 2,02 2,05 2,06 2,07 2,06 2,07 2,06 2,06 2,01 1,49 1,49 1,49 1,49 1,46 1,49 1,51 0,0455237 3% 1,5164107 1,4890663 1,56705 1,5498323 1,5693898 1,5969516 1,6580801 9,3078 9,3696 9,5042 9,898 ±1,85 kp/cm2 9,73 Kp/cm2 10,40 Kp/cm2 9,77 Kp/cm2 35,30 Kp/cm2 38,70 Kp/cm2 38,05 Kp/cm2 40,45 Kp/cm2 4,86% #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! 4,25% 4,28% 4,18% 4,23% 0 0 0 1,538192294 1,557516193 1,586627999 1,646386242 11-sep 11-sep 11-sep 11-sep 11-sep 11-sep 11-sep media desviación estándar de las densidades HALL NaOhHALL NaOhHALL NaOhHALL NaOhHALL NaOhHALL NaOh- 25 50% 50% 50% 50% 50% 25 50% 50% 50% 50% 50% 3,5 7+3,5 7 14% 14% 14% 14% 14% 7 12,5 13,0 13 13 13 12,5 7 1,572 21,9% 22,8% 22,8% 22,8% 22,8% 16-sep 16-sep 16-sep 16-sep 16-sep 11,4768 11,5551 10,0553 10,1774 10,5388 9,952 10,0162 8,6735 8,7985 9,0785 2,07 2,08 2,07 2,09 2,09 2,1 2,05 2,08 2,06 2,05 1,46 1,48 1,27 1,28 1,3 0,0324881 2% 1,5680788 9,4456 1,5871723 9,5129 1,5861965 1,5965597 1,6299362 8,2185 8,329 8,5854 5,36% 5,29% 5,54% 5,64% 5,74% 1,539218658 1,559307754 1,563013492 1,571239062 1,601798558 32,25 Kp/cm2 100,008 115,0092 163,3464 166,68 148,3452 ±3,73 kp/cm2 23,01 Kp/cm2 26,97 Kp/cm2 37,94 Kp/cm2 38,71 Kp/cm2 34,62 Kp/cm2 11,56% 18-sep 18-sep 18-sep 18-sep 18-sep media desviación estándar de las densidades HALL14P HALL14P HALL14P HALL14P HALL14P 25 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 25 3,5 7+3,5 7 14% 14% 14% 14% 7 7 1,6402 0,136791 8% 1,8032203 1,8390372 1,7607477 1,8556703 9,3111 9,3112 9,1358 9,1953 4,98% 4,81% 4,07% 4,90% 36,44 Kp/cm2 1,540091912 1,578113856 1,586790445 1,650314815 ±3,51 kp/cm2 29,18 Kp/cm2 35,35 Kp/cm2 35,70 Kp/cm2 45,53 Kp/cm2 9,64% 7,00 12,23 14% 24,5% 20% 20% 16-sep 16-sep 16-sep 16-sep 11,2806 11,2369 10,5071 10,7292 9,7747 9,7591 9,5075 9,6459 2,08 2,08 2,06 2,03 2,06 2,04 2,04 2,02 1,46 1,44 1,42 1,41 10,00 10,00 125,01 150,012 150,012 186,6816 18-sep 18-sep 18-sep 18-sep 25 25 3,5 7 7 %real media desviación estándar de las densidades HALL14CN7Y HALL14CN7Y HALL14CN7Y HALL14CN7Y HALL14CN7Y HALL14CN7Y 25 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 25 3,5 7% 7% 7% 7% 7% 7+3,5 7 14% 14% 14% 14% 14% 7 7 1,5619 0,0521214 3% 1,5565165 1,5616925 1,5559194 1,5794264 1,6285405 8,6238 8,9648 0 8,9051 9,9829 8,23% 5,70% #¡DIV/0! 2,55% -0,96% 45,18 Kp/cm2 1,490289735 1,530410176 1,555919423 1,598231538 1,703306116 ±3,90 kp/cm2 37,50 Kp/cm2 42,42 Kp/cm2 49,16 Kp/cm2 51,62 Kp/cm2 27,10 Kp/cm2 8,63% 26% 15% 30% 26% 30% 1,7416 1,9969 20% 22% 16-sep 16-sep 16-sep 16-sep 16-sep 10,3654 10,9617 11,0024 10,5783 11,2924 9,3339 9,476 9,6468 9,132 9,8867 2,06 2,08 2,08 2,03 2,08 2,05 2,04 2,07 2,02 2,07 1,42 1,43 1,44 1,41 1,41 11,0024 #¡DIV/0! 1,6732 19% 1,3095 13% 158,346 180,0144 211,6836 211,6836 116,676 18-sep 18-sep 18-sep 18-sep 18-sep Tabla 8 Resultados experimentales de las series de microprobetas de la Halloisita nº Muestra arcilla arena cal o yeso % cemento gr. % aigua a. relación % aigua a. a/c respecto a todo relación a/c+<80µ Fecha Fabric. Peso fabricación Peso natural a dos días dimensiones largo ancho alto Densidad aparente Ps.Peso seco HR% γ max densidad seca gr/cm3 Prensa 1,11 coef.corrector 1,6668 kP ‡.Compres ión Kp/ cm2 . Fecha rotura M.P probeta experimental. P-450Molins CN.natural collet Curado 4h a 60º/100%Hr 2 Dias secado al aire 1,5% en peso de NaOH 48h.estufa 60ºC+20' a 105ºC ref.A stm C-642-81 aparente 19,58 Kp/cm2 ESTABILIZACI ESTABILIZACION.DOSIFICACIÓN o y largo nº 4 mmxmin kP/CM2 s+ condiciones de laboratorio 20º 60%Hr en peso MEDIDAS MUESTRA tras secado diferencia de pesos <0,5% Tensión de fabricación % % grs % grs % a. a: a/c+<80µ Pn ∆ν Ps. Ds media desviación estándar de las densidades CL CL CL CL '' CL ' 25 12,5 50% 12,5 12,5 25 12,5 50% 12,5 12,5 3,5 7+3,5 0 0 0 0 7 14% 7 7 1,656 6 14% 11,6% 9,7% 1 6 5 01-sep 01-sep 26-sep 26-sep 11,3550 11,4398 9,7835 10,5809 10,2655 10,5204 2,44 2,45 2,14 2,06 2,06 2,09 2,08 2,04 1,2 1,26 1,37 1,44 0,0553147 3% 1,6220191 9,6421 1,6399843 10,444 1,683381 10,1723 1,7384907 10,4253 1,47% 1,31% 0,92% 0,91% 1,598576184 1,618765529 1,668097703 1,722775478 39,76 Kp/cm2 183,348 193,3488 183,348 183,348 ±2,82 kp/cm2 36,48 Kp/cm2 37,76 Kp/cm2 41,19 Kp/cm2 43,63 Kp/cm2 7,09% 03-sep 03-sep 03-sep 03-sep media desviación estándar de las densidades CL NaOhCL NaOhCL NaOh-' CL NaOh- 25 12,5 12,5 12,5 25 12,5 12,5 12,5 3,5 7+3,5 0 0 0 7 7 7 1,7589 3,5+3,5 6,6% 3,5+3,5 7 6 7 01-sep 26-sep 01-sep 10,7792 10,2265 10,1163 10,7306 2,26 2,13 1,99 2,04 2,06 1,98 1,32 1,28 1,48 0,0771849 4% 1,680407 10,1072 1,8012123 10,1072 1,840111 10,5923 1,18% 0,09% 1,31% 1,660803769 1,799592051 1,81639497 22,33 Kp/cm2 91,674 91,674 103,3416 ±2,23 kp/cm2 19,88 Kp/cm2 20,89 Kp/cm2 26,23 Kp/cm2 9,97% 03-sep 03-sep 03-sep HJ CL14P CL14P CL14P CL14P CL14P CL14P CL14P CL14P CL14P CL14P ' CL14P ' CL14P media desviación estándar de las densidades 02-sep 30 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 30 8,4 14% 14% 14% 14% 14% 14% 14% 14% 14% 14% 43% 14 14% 14% 14% 14% 14% 5,7% 5,8% 14% 1 1 1 1 1 1 6 6 03-ago 29-ago 29-ago 29-ago 29-ago 29-ago 29-ago 26-sep 26-sep 03-ago 11,9848 15,7025 15,0594 12,9005 11,7599 13,4266 15,4387 10,5777 11,0757 14,4699 2,03 2,04 2,12 2,17 2,19 2,16 2,2 2,05 2,06 1,72 2,05 2,06 1,95 2,09 2,02 2,05 2,05 2,05 2,02 2,17 1,7764 2,06 2,1 2,03 1,57 1,44 1,6 1,82 1,39 1,46 2,03 0,0863938 5% 1,3980209 1,779312 1,7944905 1,8117608 1,8460593 1,8951276 1,8808874 1,8107927 1,8230549 1,9097711 11,265712 14,7614 14,1548 12,135 11,1191 12,4981 14,5228 10,4403 10,9297 14,1346 12,0034 6,00% 6,38% 6,39% 6,31% 5,76% 7,43% 6,31% 1,32% 1,34% 2,32% media 105,01 Kp/cm2 115,66 Kp/cm2 178,3476 376,6968 316,692 460,0368 583,38 466,704 461,7036 456,7032 421,7004 591,714 114,0 Kp/cm2 desviación estándar Tabla 9 Datos Experimentales Físicos Microprobetas de la Clorita ±3,67 kp/cm2 ±20,14 kp/cm2 42,86 Kp/cm2 89,64 Kp/cm2 76,61 Kp/cm2 101,43 Kp/cm2 131,87 Kp/cm2 105,40 Kp/cm2 102,37 Kp/cm2 108,67 Kp/cm2 101,34 Kp/cm2 158,53 Kp/cm2 ±13,01 kp/cm2 3% 17% 1,314139669 1,672672305 1,686697601 1,704253161 1,74546707 1,76407238 1,769303867 1,787271194 1,799023332 1,8655174 1,702119332 07-ago 01-sep 01-sep 01-sep 01-sep 01-sep 01-sep 01-oct 01-oct 07-ago 11% 11,0331 11,5660 CL14P x 2,08 2,08 1,63 orita Collserola SERIES INCORRECTAS CL14P CL14P 2a CL14P 2b CL14P 2c CL14P 14% 14% 14% 14% 14% 14% 28% 28% 28% 33% 03-ago 03-ago 03-ago 03-ago 03-ago 9,9636 9,8378 9,8434 11,6422 11,2415 2,02 1,99 2,38 2,03 2,03 2,04 1,98 2,04 2,05 2,03 1,99 1,99 1,26 2,02 2,04 1,2150151 1,2546617 1,6090423 1,384949 1,3372174 9,7332 2,37% 1,186918869 0 48,3372 0 115,0092 116,676 media 67,6 Kp/cm2 326,6928 250,02 383,364 308,358 228,3516 356,6952 0,00 Kp/cm2 12,27 Kp/cm2 27,64 Kp/cm2 28,31 Kp/cm2 desviación estándar ±6,88 kp/cm2 69,70 Kp/cm2 56,71 Kp/cm2 84,21 Kp/cm2 74,10 Kp/cm2 53,30 Kp/cm2 82,45 Kp/cm2 10% 07-ago 07-ago 07-ago 07-ago 07-ago CL14CN7Y' CL14CN7Y' CL14CN7Y CL14CN7Y CL14CN7Y CL14CN7Y CL14CN7Y' 25 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 25 3,5 7% 7% 7% 7% 7% 7% 8,4+4,2 7 14% 14% 14% 14% 14% 14% 3,0% 14% 14% 14% 14% 3,2% 6 1 1 1 1 6 01-sep 26-sep 01-sep 01-sep 01-sep 01-sep 26-sep 10,3464 9,3732 9,3414 10,0041 10,1111 9,2796 11,589 10,273 2,17 2,13 2,21 2,03 2,1 2,1 2,16 2,07 2,06 2,05 2,04 2,06 1,33 1,43 1,4 1,36 1,66 1,42 1,4984658 1,5866898 1,5863933 1,6396096 1,6792148 1,6723317 9,1043 9,3839278 9,6958 8,7612 10,9595 10,0237 2,60% 4,20% 4,28% 5,92% 5,74% 2,49% 1,460432315 1,488328065 1,521234334 1,548013655 1,588001924 1,631748419 01-oct 04-sep 04-sep 04-sep 04-sep 01-oct nº Muestra arcilla arena cal o yeso % cemento gr. % aigua a. relación % aigua a. a/c respecto a todo relación a/c+<80µ Fecha Fabric. Peso fabricación Peso natural a dos días dimensiones largo ancho alto Densidad aparente Ps.Peso seco HR% γ max densidad seca gr/cm3 Prensa 1,11 coef.corrector 1,6668 kP 96,57 Kp/cm2 410,0 423,4 140,0 826,7 556,7 ‡.Compres ión Kp/ cm2 . Fecha rotura M.P probeta experimental. P-450Molins CN.natural collet Curado 4h a 60º/100%Hr 2 Dias secado al aire 1,5% en peso de NaOH 48h.estufa 60ºC+20' a 105ºC ref.A stm C-642-81 aparente 19,58 Kp/cm2 ESTABILIZACI ESTABILIZACION.DOSIFICACIÓN o y largo nº 4 mmxmin kP/CM2 s+ ±1,83 kp/cm2 94,33 Kp/cm2 98,81 Kp/cm2 45,38 Kp/cm2 173,49 Kp/cm2 128,82 Kp/cm2 condiciones de laboratorio 20º 60%Hr en peso MEDIDAS MUESTRA tras secado diferencia de pesos <0,5% Tensión de fabricación % % 25 25 50% grs % grs % 0 0% 0% a. a: 5,5 a/c+<80µ Pn 1,9807 ∆ν 0,014597 1,943491 1,9576244 1,6666367 1,6724835 1,8281753 Ps. 1% 10,56 10,57 6,9216 5,5192 6,7126 Ds ILL ILL' ILL' ILL ILL ILL EE 5,5 2% 50% 8,1% 8,1% 9% 5 5 5,5 01-oct 01-oct 01-sep 01-sep 01-sep 11,4944 11,4998 10,8129 10,8198 7,0377 5,6585 6,8734 2,11 2,09 2,03 2,28 2,15 2,06 2,05 1,52 2,09 2,01 1,28 1,29 1,41 0,71 0,87 2,30% 2,30% 1,68% 2,52% 2,40% 1,973271926 1,988138924 1,671603035 1,739266352 1,891030381 04-oct 04-oct 04-sep 04-sep 04-sep 50% 50% 0% ILL NaOhILL NaOhILL NaOh- EE 25 50% 50% 25 7 7 14% 5,5 5,5 2,0375 0,0240395 1,9949331 2,0152381 1,2% 11,6648 10,2415 2,27% 2,27% 14% 1 01-sep 01-sep 11,9297 10,4742 2,3 2,25 2,08 2,1 1,25 1,1 2,021629116 2,053433584 127,64 Kp/cm2 590,0 623,4 media 208,63 Kp/cm2 247,10 Kp/cm2 ±4,30 kp/cm2 123,34 Kp/cm2 131,93 Kp/cm2 desviación estándar ±49,87 kp/cm2 ±6,05 kp/cm2 240,39 Kp/cm2 255,06 Kp/cm2 204,02 Kp/cm2 199,14 Kp/cm2 293,58 Kp/cm2 245,85 Kp/cm2 202,08 Kp/cm2 107,34 Kp/cm2 24% 2% 3% 04-sep 04-sep ILL14P ILL14P media desviación estándar de las densidades 02-sep 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 14% 14% 14% 14% 14% 14% 14% 14% 14% 14% 14% 14% 14% 14% 14% 14% 1 1 1 1 1 1 1 1 02-sep 02-sep 02-sep 02-sep 02-sep 02-sep 02-sep 09-abr 9,4341 10,002 10,8379 13,7708 8,8587 10,1916 13,6721 13,6721 2,09 2,19 2,09 2,06 2,14 2,11 2,06 2,05 2,11 2,05 2,06 2,06 2,08 2,05 2,03 2,03 1,932 0,0767496 4% 1,8442243 1,9205733 1,9363697 1,9431586 1,9322159 2,0311784 2,0307015 2,2657778 9,028 9,5397 10,3318 13,2475096 8,4928 9,7119 13,183 11,45 4,50% 4,85% 4,90% 3,8% 4,31% 4,94% 3,71% 19,41% ILL14P ILL14P ILL14P ILL14P xx ILL14P ILL14P ILL14P x ILL14P x 1,16 1,16 1,3 1,67 1,03 1,16 1,61 1,45 1,840389246 1,908772225 1,917906375 1,926402758 1,941328574 2,02012239 2,021096178 1,965943674 1060,1 1145,1 878,4 845,1 1306,8 1063,4 845,1 446,7 07-ago 07-ago 07-ago 07-ago 07-ago 07-ago 07-ago 13-abr media desviación estándar de las densidades ILL14CN7Y ILL14CN7Y ILL14CN7Y ILL14CN7Y ILL14CN7Y ILL14CN7Y ILL14CN7Y ILL14CN7Y ILL'14CN7Y ILL'14CN7Y 25 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 25 3,5 7% 7% 7% 7% 7% 7+3,5 7 14% 14% 14% 14% 14% 7 #¡DIV/0! 7% 7 5 6 7 1,8987 04-sep 04-sep 04-sep 04-sep 04-sep 04-sep 04-sep 02-oct 02-oct 10,6800 10,7713 10,7764 11,3080 11,0594 11,5029 11,0585 11,2109 10,2481 10,3794 10,7674 10,9539 10,8386 12,1573 11,6431 10,6233 10,7714 2,07 2,08 2,054 2,07 2,01 2,26 2,27 2,06 2,07 2,07 2,08 2,06 2,07 2,07 2,24 2,26 2,04 2,05 1,2 1,32 1,34 1,37 1,3 1,38 1,55 1,34 1,34 0,0676789 4% 1,9930648 1,8174884 1,8990587 1,8659823 2,0038418 1,7402097 1,4642075 1,886502 1,8942755 10,5358 10,5033 0,83% 2,55% 10,0587 10,5262 10,4378 3,19% 1,828572613 1,859649811 2,007690073 7% 6% 7 5 9 9 4,06% 3,84% 50% 50% 50% 50% 7% 7% 14% 14% 5% 7% 5 5 1,94343852 1,917959056 85,73 Kp/cm2 91,7 231,7 343,4 531,7 350,0 60,0 78,3 0,0 0,0 ±10,06 kp/cm2 21,39 Kp/cm2 53,55 Kp/cm2 81,15 Kp/cm2 124,09 Kp/cm2 84,13 Kp/cm2 11,85 Kp/cm2 15,27 Kp/cm2 0,00 Kp/cm2 0,00 Kp/cm2 11,74% 08-sep 08-sep 08-sep 08-sep 08-sep 08-sep 08-sep Tabla 10 Datos Experimentales Físicos Microprobetas de Illita nº Muestra arcilla arena cal o yeso % cemento gr. % aigua a. relación % aigua a. a/c respecto a todo relación a/c+<80µ Fecha Fabric. Peso fabricación Peso natural a dos días dimensiones largo ancho alto Densidad aparente Ps.Peso seco HR% γ max densidad seca gr/cm3 Prensa 1,11 coef.corrector 1,6668 kP 79,34 Kp/cm2 ‡.Compres ión Kp/ cm2 . Fecha rotura M.P probeta experimental. P-450Molins CN.natural collet Curado 4h a 60º/100%Hr 2 Dias secado al aire 1,5% en peso de NaOH 48h.estufa 60ºC+20' a 105ºC ref.A stm C-642-81 aparente 19,58 Kp/cm2 ESTABILIZACI ESTABILIZACION.DOSIFICACIÓN o y largo nº 4 mmxmin kP/CM2 s+ ±6,94 kp/cm2 65,36 Kp/cm2 85,29 Kp/cm2 87,37 Kp/cm2 9% condiciones de laboratorio 20º 60%Hr en peso MEDIDAS MUESTRA tras secado diferencia de pesos <0,5% Tensión de fabricación % 25 % 25 50% 50% 50% 50% 50% grs % grs 7 % 7 14% 14% 14% 14% 14% a. a: a/c+<80µ Pn 1,8559 ∆ν 0,0566911 1,9285399 1,9568613 1,9718165 Ps. 3% 9,5722 9,5663 9,6563 9,53% 9,50% 9,39% Ds MON MON MON 50% 50% 50% 50% 50% 14% 14% 13% 14% 14% 3,2 3,6 4,8 1 1 11-sep 11-sep 11-sep 10,9300 10,9202 10,8997 10,4847 10,4750 10,5631 retracción volumétrica 2,05 2,05 2,04 1,46% 2,04 2,04 2,02 1,3 1,28 1,3 1,831439177 1,860076687 1,876088004 273,3552 356,6952 360,0288 16-sep 16-sep 16-sep MON MON MON NaOhMON NaOhMON NaOhMON NaOhMON NaOhMON NaOh- 2,1044 0,1261851 2,3529175 1,8086304 1,9010325 2,0606391 6% 9,0102 4,8717 3,7341 6,5972 10,30% 10,30% 10,30% 10,30% 144,89 Kp/cm2 2,244794236 1,744316592 1,88608931 1,963933883 0 ±2,95 kp/cm2 149,06 Kp/cm2 0,00 Kp/cm2 0,00 Kp/cm2 2% 50% 50% 50% 50% 50% 25 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 25 50% 50% 50% 50% 0,75 grms sosa 7 14% 14% 14% 14% 14% 15% 18% 17% 16% 14% 17% 17 17,5 16,5 14 1 9 9 9 9 9 11-sep 11-sep 11-sep 11-sep 10,3241 5,7291 4,3707 7,6563 9,9383 5,4311 4,1629 7,3548 2,04 2,3 2,18 2,16 2,05 2,04 2,05 2,04 1,01 0,64 0,49 0,81 623,3832 08-ago 620,0496 360,0288 206,72 Kp/cm2 140,72 Kp/cm2 81,71 Kp/cm2 ±20,48 kp/cm2 282,83 Kp/cm2 186,24 Kp/cm2 227,19 Kp/cm2 299,53 Kp/cm2 10% MON14P MON14P MON14P MON14P MON14P 1,9284 0,0707221 1,9426172 1,9801511 2,0600384 1,9688084 4% 6,73 10,14 9,69 9,55 9,24% 8,94% 9,14% 6,92% 14% 14% 14% 14% 13,8% 12,9% 13,2% 9,6% 18-sep 18-sep 18-sep 18-sep 7,6635 11,4477 10,9717 10,4638 7,3568 11,0424 10,5788 10,2075 2,21 2,04 2,23 2,08 2,04 2,04 2,02 2,06 0,84 1,34 1,14 1,21 1,88 1,89 1,97 1,92 1275,102 775,062 1023,4152 1283,436 27-sep 27-sep 27-sep 09-nov MON14CN7Y 25 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 25 3,5 7% 7% 7% 7% 7 7 14% 14% 14% 14% 13% 12% 12% 14% 1 1 1 1 18-sep 18-sep 18-sep 18-sep 1,7774 0,0952873 1,9106785 1,8243892 1,8331242 1,9254979 5% 9,19 9,12 9,33 9,35 10,30% 10,30% 10,30% 9,03% 164,32 Kp/cm2 1,84 1,75 1,75 1,84 ±15,67 kp/cm2 237,98 Kp/cm2 147,48 Kp/cm2 160,27 Kp/cm2 185,22 Kp/cm2 10% MON14CN7Y MON14CN7Y MON14CN7Y MON14CN7Y 10,3960 10,2586 10,4901 10,6451 9,9565 9,918 10,169 10,1958 2,04 2,06 2,1 2,05 2,06 2,03 2,08 2,05 1,24 1,3 1,27 1,26 1000,08 616,716 700,056 778,3956 27-sep 27-sep 27-sep 27-sep Tabla 11 Datos Experimentales Físicos Microprobetas de Montmorillonita Complementariedad con el ensayo a flexión Para la flexión según la UNE 7064, no se podrían utilizar las mismas probetas, debiendo de tener entonces 10 cm de longitud ( 2,5 veces el grosor), apoyadas por 2,5 cms. en los extremos. Las lecturas de un mismo material no podrán diferir en más de un 15%. El valor del cálculo a flexión vendrá dado por los 2/3 de la carga de rotura ( valor medio de las diversas probetas) por la longitud de la probeta (12,5 cm.)y partido por el ancho y el espesor medio al cuadrado(5,3 cm.). La ASTM 1634 determina el aprovechamiento de los trozos de los ensayos a flexión para la ejecución del ensayo a compresión, para tamaño >25mm. Se establecen una medida estándar de probeta de 76x76x240 mm, con una rotura a 0.02mm/s, con una precisión media entre el 7-8%. Resistencias de la serie complementaria de las Illitas con adiciones activas. Tal como se ha expuesto en los Antecedentes existe un sin fin de sistemas de estabilización de las arcillas. Las limitaciones de la propia Tesis no posibilitan el estudio de todos ellos en interacción con arcillas puras. Pero es de interés complementar las series de microprobetas, elaboradas con los cuatro estabilizan tez básicos, con el estudio de los efectos estabilizan tez producidos por una serie de adiciones activas. Éstas son subproductos de gran interés para revalorarizar y reciclar, por el consiguiente beneficio medioambiental obtenido. La serie de adiciones consiste en: -El polvo cerámico, denominado con el código T. Elemento ya usado por los romanos por sus propiedades de hidraulicidad en combinación con la cal. Ello se debe a la gran cantidad de silice soluble activa formada en las estructuras más amorfas, originadas en los procesos de ceramización y mullitización a bajas temperaturas. Al contrario el polvo cerámico pierde su actividad cuando se dan estructuras más ordenadas y cristalizadas, propias de la gresificación y/o la clinkerización a 1os 1400ª-1650ºC. Tabla 12 Composición arcillas muestra T, procedentes de Almacelles (Lleida) -Las cenizas volantes (Z), residuo también muy rico en sílice activa soluble, procedente de las centrales térmicas. -El Paval (Pav), un polvo blanco-grisáceo muy fino, que es subproducto de la fabricación del aluminio, por lo que es muy rico en alumina. Esta clase de adición es muy interesante, sobre la base de facilitar la formación de fases ACH, aluminatos cálcicos, de gran resistencia inicial, en combinación con la cal presente de las mismas arcillas, del cemento, o añadida expresamente en proporción al Paval utilizado. Este estudio complementario se ha efectuado con las Illitas, al ser un grupo de arcillas de características intermedias. La dosificación de las muestras se ha hecho duplicando el peso de adición activa respecto a la cal presente, en orden a obtener el máximo de estructuras resistentes. En la página siguiente se pueden observar los resultados experimentales obtenidos. nº Muestra arena Normalizada grs arcilla pura cal o yeso gr. % cemento gr. P-450Molins CN.natural collet % agua a. relación % agua a. a/c respecto a todo 1,5% en peso de NaOH relación a/c+<80µ Fecha M.P Microprobetas con Arcillas Puras 50% de Illita Pura ESTABILIZACION.DOSIFICACIÓN en peso nº ILL28T 14Ca ILL28T 14Ca ILL14P28Pav ILL14CN7Y28Pav ILL14Ca28Z ILL14Ca28Z Al curarlas presentan microfisuración radial c.grs 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 2,80 2,80 2,80 2,80 2,80 % 14% 14% 14% 14% 14% 14% c.grs % 14% 14% a. 6% 6% 8% 9% 7% 6% a: 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 a/c+<80µ sosa 0,45 sosa 0,45 sosa 0,45 sosa 0,45 sosa 0,45 sosa 0,45 09-nov 09-nov 09-nov 09-nov 09-nov 09-nov Al curarlas presentan microfisuración radial 2,8 14% 14% 14% 14% nº Muestra Peso natural Peso fabricación largo dimensiones ancho alto Ps.Peso seco HR% γ max densidad seca gr/cm3 Premsa 1,11 coef.corrector 1,6668 ‡.Compresión Kp/cm2. 48h.estufa 60ºC+ 20' a 105ºC ref.A stm C-642-81 aparente 19,58 Kp/cm2 4mmxmin kP/CM2 MEDIDAS MUESTRA tras secado nº ILL28T 14Ca ILL28T 14Ca ILL14P28Pav ILL14CN7Y28Pav ILL14Ca28Z ILL14Ca28Z diferencia de pesos <0,5% Tensión de fabricación Ps. 10,46 10,68 11,30 11,12 10,34 10,21 10,21 10,49 10,88 10,64 10,06 9,94 2,2 2,2 2,16 2,12 2,08 2,05 2,15 2,17 2,06 2,07 2,06 2,04 1,46 1,5 1,27 1,34 1,25 1,29 kP 3,31% 3,98% 4,20% 3,85% 3,73% 3,46% s+ 9,88 10,09 10,44 10,24 9,69 9,60 1,48 1,45 1,92 1,81 1,88 1,85 276,7 235,0 740,1 508,4 893,4 795,1 58,50 Kp/cm2 49,23 Kp/cm2 166,32 Kp/cm2 115,84 Kp/cm2 208,51 Kp/cm2 190,12 Kp/cm2 Interpretación de resultados En primer término se comparan los resultados de la media de valores, a rotura por compresión simple, a partir de una población de 12 muestras de las diferentes mezclas de arcillas puras con diferentes estabilizan tez. Resistencias en función estabilizante Ka 300,00 Kp/cm2 HALL CL . Clorita iLL MON 250,00 Kp/cm2 Resistencias en Kp/cm2 200,00 Kp/cm2 150,00 Kp/cm2 100,00 Kp/cm2 50,00 Kp/cm2 0,00 Kp/cm2 1 Arcilla pura 2 NaOH 3 14 CP 4 14 CN7Y Tabla 13 Resistencias microprobetas del Grupo I en función del tipo de estabilizante empleado. Relación arena estandard/arcilla 1/1 De ésta podemos deducir que la resistencia de las arcillas en estado puro es bastante similar, a parte de las illitas y Montmorillonitas que duplican y triplican su resistencia respectivamente. Esto reafirma la hipótesis de aglomeración de que estas estructuras tienen la capacidad máxima de intercambio iónico y reacción, debido al tamaño y disposición de sus partículas. Cuando se utiliza sosa, como defloculante y estabilizante, el comportamiento de cada arcilla empieza a diferir más entre sí. En las Cloritas y Halloysitas se da un ligero descenso de resistencias de un 44% y un 16% (-2 y –0.7 Kp/cm2) respectivamente, mientras en las Illitas y las Caolinitas se aumenta de forma muy parecida, en un 32% y un 54%. En cuanto a la serie de Illitas con adiciones activas se obtienen resultados interesantes con las adiciones del 28% de Paval (Pav) y de Cenizas Volantes (Z) con el 14% de Cal aérea, ya que las resistencias obtenidas son equiparables a la Illita con una estabilización del 14 por ciento del cemento Pórtland. Esto se fundamenta en la interacción de la sílice y la alúmina amorfa solubles, procedentes de las adiciones activas, con la cal añadida. Esto genera fases SCH, silicatos cálcicos, y ACH, aluminatos cálcicos, como en el proceso de endurecimiento propio del cemento Pórtland. La estabilización con cemento natural y yeso mejora notablemente con la inclusión de Paval, aunque no alcanza los valores obtenidos con el mínimo aditivo del 1.5% de sosa cáustica. La estabilización con polvo de ladrillo y cal da el peor resultado. El origen podría encontrarse en la baja actividad puzolánica del polvo utilizado Por ello la cal sola no reaccionaría con la Illita debido a la presencia de iones K+ no intercambiables que continúan manteniendo las uniones. A su vez la gran porosidad y avidez en agua de la cerámica da microprobetas con una densidad por debajo del resto, con la consiguiente perdida de resistencia. Resistencias Grupo Illitas 300,00 Kp/cm2 250,00 Kp/cm2 Resistencias en Kp/cm2 28Z 14Ca 208,51 Kp/cm2 28 Pav 14Ca 166,32 Kp/cm2 28Pav 14Cn7Y 115,84 Kp/cm2 28T14Ca 58,50 Kp/cm2 200,00 Kp/cm2 150,00 Kp/cm2 100,00 Kp/cm2 50,00 Kp/cm2 0,00 Kp/cm2 ILL.Illita ILL NaOhILL14P oh- ILL14P oh- ILL14CN7Y oh- iLL Illita aditivos Código Composición Microprobeta GrupoI Incremento % respecto la muestra sin estabilizar Ka14P Ka NaOHKa14CN7y Microprobeta Caolinita 50%.14% C.Portland PF=0 Microprobeta Caolinita 50%.1,5% NaOH PF=0 Microprobeta Caolinita con Yeso y C.Natural PF=0 Microprobeta 50%Clorita con 1,5% sosa PF=0 Microprobeta 50% Clorita con 14% C.portland PF=0 Microprobeta 50%Clorita 14% C.Natural y 7%yeso Microprobeta 50% illita con 1,5% sosa Microprobeta 50% illita con 14% c.portland Microprobeta 50% illita con 14% c.portland Microprobeta 50% illita con 14% c.natural y 7% yeso Micro. 50% illita con 28% polvo cerámico 14% cal Micro. 50% illita con 28% Paval y 14% cal Micro. 50% illita con 28% Paval y con 14% c.natural y 7% yeso Micro. 50% illita con 28%Cenizas volantes y 14% cal 237% 54% 133% -44% 164% 70% 32% 116% 156% -11% -39% 72% 20% 116% -15% -4% 18% 83% 161% 107% CL NaOhCL14P ohCL14CN7Y' oh- ILL NaOhILL14P ohILL14P ohILL14CN7Y ohILL28T 14Ca ILL14P28Pav ILL14CN7Y28Pav ILL14Ca28Z HALL NaOhHALL14P ohHALL14CN7Y oh- Microprobeta 50% Halloisita pura con 1,5% sosa Microprobeta 50% Halloisita con 14% c.portland Microprobeta 50% Halloisita con 14% c.natural y 7% yeso Microprobeta 50% Montmorillonita con 1,5% sosa Microprobeta 50% Montmorillonita 14% c.portland MON NaOhMON14P MON14CN7Y Microprobeta 50% Montmorillonita 14% c.Natural y 7% yeso Sí se analiza numéricamente los datos anteriores obtenemos la siguiente tabla que expresa los incrementos de resistencia por cada tipo de arcilla y estabilizante empleados, respecto a la muestra de arcilla pura al 50% con arena estándar. En ésta los incrementos negativos obtenidos son indicativos de la ineficacia del estabilizante ante la arcilla presente. De este apartado se puede concluir con un cuadro sobre la efectividad de la estabilización en las arcillas del Grupo I: Arcillas Caolinita Estabilizantes en orden a su rendimiento para incrementar la resistencia. C.Portland Pórtland Cemento Natural y yeso Cemento Natural y yeso Sosa cáustica Sosa Cal aérea Montmorillonita Halloisita Clorita Illita Cemento Natural y yeso C.Portland C.Portland Cemento Natural y yeso Cenizas volantes y cal cáustica No utilizar sosa, cemento natural y yeso No utilizar sosa Sosa cáustica Cemento Natural y yeso Paval y cal No utilizar cal sola Código Incremento % respecto la muestra sin estabilizar Ka14P CL14P ohMON14P ILL14P ohKa14CN7y ILL14Ca28Z MON14CN7Y MON NaOhILL14P28Pav CL14CN7Y' ohKa NaOHILL NaOhILL14CN7Y28Pav HALL14CN7Y ohHALL14P ohILL14CN7Y ohHALL NaOhILL28T 14Ca CL NaOh- 237% 164% 161% 156% 133% 116% 107% 83% 72% 70% 54% 32% 20% 18% -4% -11% -15% -39% -44% Densidades medias Desv.estándar MON NaOh2,10 0,13 Ka14CN7y 2,10 1,21 ILL NaOh2,04 0,02 ILL.Illita 1,98 0,01 Ka 1,95 0,01 Ka14P 1,93 0,03 ILL14P oh1,93 0,08 MON14P 1,93 0,07 ILL14CN7Y oh1,90 0,07 Ka NaOH1,90 0,02 MON 1,86 0,06 MON14CN7Y 1,78 0,10 CL14P oh1,78 0,09 CL NaOh1,76 0,08 Ka14CN7y 1,75 0,10 CL . Clorita 1,66 0,06 HALL14P oh1,64 0,13 HALL.Halloisita 1,59 0,05 HALL.Halloisita 1,59 0,05 HALL NaOh1,56 0,04 HALL14CN7Y oh1,56 0,05 CL14CN7Y' oh1,54 0,09 6,0% 0,0% 1,2% 0,7% 0,6% 0,0% 4,0% 3,7% 3,6% 0,9% 3,1% 5,4% 4,9% 4,4% 5,7% 3,3% 8,1% 2,9% 2,9% 2,6% 3,3% 6,1% Tabla 14 A la izquierda Efectividad de las estabilizaciones adoptadas en referencia a la microprobeta de arcilla sin estabilizar, la línea roja discontinua marca la zona inferior con resultados negativos. A la derecha se muestran las microprobetas en orden a las densidades obtenidas. Al aplicar el cemento como estabilizante se obtiene una máxima efectividad en orden descendente en las Caolinitas, en las Cloritas, en las Montmorillonitas y en las Illitas. En cambio es de efectos negativos en las halloisitas. Les siguen las estabilizaciones con Cemento natural y yeso en Caolinitas, Montmorillonitas y Cloritas, y de efecto estabilizador muy pobre en Halloisitas.En las Illitas es nulo. Las adiciones activas y los aditivos como la sosa son muy eficaces en Montmorillonitas e illitas, con efectos muy cercanos a los anteriormente descritos. Hay que considerar que estas resistencias obtenidas, tal como ya se comentaba en la crítica de los Antecedentes, no son enteramente proporcionales a la consecución de densidades máximas. Tal cómo se muestra en las siguientes gráficas las densidades obtenidas no son muy elevadas, a pesar de que se ha trabajado con una granulometría compensada, una humedad óptima de compactación y una presión estándar de prensado. Con menores cantidades de agua de fabricación se producían laminaciones de las microprobetas. La propia naturaleza de las arcillas origina estas estructuras con nuevos cristales y agua interlaminar menos compactas. KA14P KA KA NAOH KA 7Y14CN 300 250 200 150 100 50 0 1,70 1,75 1,80 1,85 1,90 1,95 2,00 Gráfico 1 Relación densidad tn/m3 (ejeX)-resistencia Kp/cm2 (eje Y) En el caso de la Caolinita las líneas de tendencia son muy suaves, encontrándose las estructuras más resistentes en las densidades cercanas a 1.8 gr/cm3, aunque para estabilizaciones con cemento Pórtland suba hasta 1.9 gr/cm 3. En la Clorita la tendencia es mucho más lineal e indiferenciada. De nuevo el cemento Pórtland da mayores densidades y resistencias, y las estabilizaciones con yeso y cemento natural dan densidades en un orden del 30% menos. CL14P CL CL NAOH CL14CN7Y 175 150 125 100 75 50 25 0 1,5 1,55 1,6 1,65 1,7 1,75 1,8 1,85 1,9 Gráfico 2 Relación densidad tn/m3 (ejeX)-resistencia Kp/cm2 (eje Y) En Illitas y Montmorillonitas se da un comportamiento bastante similar, con densidades algo mayores que en los otros dos grupos de arcillas. Con cemento Pórtland la densidad másica aparente máxima se sitúa alrededor del 1.9 gr/cm3, y también se le acercan las que tienen yeso y cemento natural. La granulometría más fina de estas arcillas, sus uniones más débiles y su mayor intercambio catiónico facilitan su mayor distribución como matriz cementante en toda la microprobeta, dando poros con tamaños menores. También queda patente el efecto de la sosa cáustica como aditivo defloculante y que solubiliza, con su alto pH, las capas más externas de las arcillas, dando una recristalización con las densidades más altas. ill14P iLL iLL NAOH iLL14CN7Y MON14P MON MON NAOH MON14CN7Y 300 250 200 150 100 50 0 1,6 1,7 1,8 1,9 2 2,1 300 250 200 150 100 50 0 1,70 1,90 2,10 2,30 HALL14P HALL HALL NAOH HALL14CN7Y Polinómica (HALL NAOH) 60 50 40 30 20 10 0 1,5 1,54 1,58 1,62 1,66 1,7 Tabla 15 Correlación entre resistencias y densidades obtenidas en cada grupo de microprobetas de arcillas del Grupo I. Y por último cabe citar el comportamiento de las estructuras tubulares de las halloisitas, con muy baja densidad y sin ninguna reactividad ante las estabilizaciones adoptadas. La densidad máima se encuentra alrededor de 1.58 gr/cm3. Únicamente el cemento natural y el yeso consiguen un mayor efecto de estabilización y resistencia mecánica. Normas de referencia para la evaluación de la resistencia UNE 7281Verificación de la escala de cargas de las máquinas de ensayo de tracción. La verificación se realiza comparando distintas cargas crecientes de un dispositivo de control con las cargas registradas directamente a la máquina. Para cada escala de máquina se deben realizar dos ensayos con cargas crecientes. Cada escala de medida de la máquina debe ser verificada en la zona correspondiente a los 4/5 superiores de su parte útil y como mínimo en 5 puntos uniformemente repartidos sobre dicha zona. El punto más bajo de los verificados corresponderá a la carga mínima utilizada en la máquina. Puede verificarse por pesas, dinamómetro o palancas. UNE 7117. Ensayo de fatiga de materiales mecánicos. La evaluación de los límites de fatiga por ciclos alternativo simétrico, alternativo asimétrico, intermitente y pulsatorio son aplicables a los armados de acero y extrapolables a los armados de bambú o cualquier otro tipo de fibra que trabaje a flexión. UNE 7193. DIN 52 250. Determinación de la resistencia a la flexión de las tejas de arcilla cocida. Se medirá a través de colocar la teja entre dos resaltes de 2 cms de ancho (de cemento o yeso), a una distancia de 35cms. Velocidad de carga 5 Kp/s. UNE 7060. Determinación de la resistencia a la flexión de los ladrillos de arcilla cocida. Se medirá a través de colocar la pieza con una luz de 16.7cms ( σf = 25Q/b.e2) a ser posible o un mínimo de 2.5 veces el grueso de la probeta( σf = 3Ql/2.b.e2.) Quedará fuera de los apoyos una longitud superior a las mitas del grueso. Velocidad de carga <100 Kp/cm2. min. La carga Q se aplicará en el centro de la luz a través de cilindros metálicos l=15cms y Diámetro= 1cm. UNE 7059. Determinación de la resistencia a la compresión de los ladrillos de arcilla cocida. Se determinará sobre una partida mínima de cien piezas. Para obtener las probetas se podrán unir dos o más mitades con morteros de cemento 1/1 en peso, con junta < 5mm. Cuando el grueso del ladrillo sea de 9 cms o mayor, cada probeta se obtendrá por serrado de un ladrillo. Los cortes que sea preciso hacer para fabricar las probetas se realizaran con sierra o lámina y abrasivo, y cada trozo o porción no llevará más de una cara obtenida por corte. Las caras de las probetas, perforadas o no, se recubrirán con una fina capa de mortero de5mm, para regularizar la superficie. tras el secado a las 48 horas, se desecaran las probetas 24h a 110ºC, hasta obtener diferencias de secado <0.1% entre pesadas consecutivas cada tres horas. UNE 7141.ASTM C231-54. Determinación del contenido de aire en el hormigón fresco, por el método de presión. Tiene por objeto describir un método para determinar la deformación elástica que experimenta un hormigón fresco, bajo una presión dada y en condiciones definidas, y comparar esta deformación con la de un volumen de aire sometida a la misma presión. Puede ser de interés para la evaluación de los hormigones fluidos de tierra. UNE 7158. Ensayo de adherencia a bloques de mortero de los materiales, para el sellado de las juntas en los pavimentos de hormigón. Los bloques se acoplan a una máquina tipo con unas mordazas que se separan a una velocidad de 0,3 cms/h. , durante 4h. a -10ºC. ± 1º. El ensayo se realiza en cinco ciclos de separación y alternándose con ensayos a compresión a temperatura ambiente. Las fisuras deberán ser menores de 6mm. A considerar para ensayos de adherencia de BTC. UNE 7034. Determinación de la resistencia a la flexión y al choque de los baldosines y baldosas de cemento. El esfuerzo de rotura a la flexión se determinará por la fórmula σ±= 3P L1 /2b h2 L1 = L-4h. (separación entre apoyos) L= longitud de la pieza H= espesor B= anchura La carga se transmitirá por medio de un semicilindro de madera de 2 cms. de radio y se aplicará en el punto medio de la luz. Ensayo de resistencia al choque. Se dejará caer una esfera con un peso de 1 Kg desde una altura creciente, hasta que la pieza rompa. Se empezará a una altura de 50cms, incrementando 10 cms. cada vez, hasta un máximo de 1,5m. Se anotará en el momento que se produzca fisuración. Se debe evitar dejar caer la bola más de una vez sobre el mismo punto. La pieza quedará fijada por pletinas metálicas, una base sólida y fieltro para amortiguar las vibraciones. UNE 7064. Ensayos físicos de yesos y escayolas empleados en la construcción. La calidad de finura se determinará por el tamizado de 100 gr de muestra de secada < 50ºC. Se emplearán los tamices de 0,2 y 0,08 en las escayolas y de 1,6, 0,2 y 0,08 para los yesos. Para medir la consistencia normal, del proceso de fraguado, se utilizará el aparato de Vicat.Este se inicia en el momento que la aguja de Vicat no penetra hasta el fondo de la pasta, y finaliza cuando la penetración de aquella no sea superior a dos mm. El ensayo a flexión se hace con 6 probetas (40x40x160mm.), secadas al aire (constancia de peso 0,1%) con una carga de 4Kp/min, con una separación de apoyos de 10,67/10cm. para flexión se aplica una carga de 300 Kp/cm3/min. UNE 7035. Ensayo de resistencia a la flexión de las planchas lisas y onduladas de amianto-cemento. Se hace con muestras de 25x25 cms, separadas 22 cms, y se aplica una carga sobre un apoyo de 23 x 8 cms de madera redondeada, colocada en el punto central. Se aplica una carga de 45Kp/min. Previamente se han tenido las placas en inversión. Sólo se admiten para el ensayo las planchas que den un 70% de la carga media. UNE 7142. Determinación de la exudación de agua en el hormigón. Se procede a medir en molde de 25x25x30 ± 1cm. , el cual se rellena en 3 capas compactadas con 25 golpes de barra. Se mide el agua rebosante a los 45 min.. UNE 83-302-84. Ensayos de hormigón. Extracción y conservación de probetas testigo. Se aconseja probetas de 10 cms. de diámetro de altura dos veces superior. Para una relación de igual se utilizará un coeficiente corrector de 0,9. UNE 83-300-84. Ensayos de hormigón. Toma de muestras de hormigón fresco. Las muestras se toman en el intérvalo de vertido entre ¼ y ¾ de la descarga. La muestra debe estar protegida del sol, del viento y de la lluvia, transportándose hasta el molde de la probeta dentro del recipiente de toma, protegida para evitar su desecación. UNE 7242. Ensayo de rotura por compresión de probetas de hormigón. se aconseja carga de rotura de 3-7 Kp/cm2. Se hará constar la dirección de la aplicación del esfuerzo en relación a la de compactación. Vale la pena citar la tabla de corrección respecto a los coeficientes longitud/diámetro <2: 1.75 0.98 1.50 0.96 1.25 0.94 1.10 0.90 1.00 0.85 UNE 83-305-86. LNEC E227-1968 ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. pág.¡Error! Marcador no definido.. Ensayo de resistencia a flexión. Se elabora a partir de apoyar la muestra por sus extremos sobre dos rodillos, presionando con premsa hidráulica por dos puntos a 1/3 de los apoyos. La tensión se expresa cómo σ = F. l/ l1.h2 siendo l1 la distancia entre apoyos. 1/3 l La ASTM 1634 determina el aprovechamiento de los trozos de los ensayos a flexión para la ejecución del ensayo a compresión, para tamaño >25mm. Se establecen una medida estándar de probeta de 76x76x240 mm, con una rotura a 0.02mm/s. LNEC E 397/993. Norma Portuguesa para ensayo de Indice de elasticidad por extensiómetro. ASTM C120-90 "Standard Test Methods of Flexure Testing of Slate. Para la obtención del Módulo de elasticidad será necesario tomar deformaciones cada 222N, y si la línea no pasa através del cero, se debrá corregir la gráfica con una paralela. para el cálculo se empleará la siguiente fórmula: E=(Ql3/4∆.b.e3) UNE 83-313-90. Ensayos de hormigón. Medida de la consistencia del hormigón fresco. Método del cono de Abrams. En molde estandar se llenan tres capas compactadas cada una por 25 golpes de barra.Después de lisar la superficie se levanta el molde rápidamente y se mide la altura que ha descendido la muestra, con una exactitud de ± 0,5 cm.. ASTM C170-90 "Standard Method for Compressive Strength of Dimension Stone". De esta norma sobre el ensayo de compresión sobre rocas,, un material que por sus características de hetereogeneidad es cercano a la tierra, es interesante destacar y considerar las siguientes pautas para la obtención de nuestro método: -Se contempla la posibilidad de que las probetas sean cúbicas, prismáticas o cilíndricas, siempre con una altura superior a 5.08 cms. y a una relación H/D >1/1. - Las condiciones de estratificación de las rocas establecen la necesidad de diferenciar y duplicar los ensayos en cada diercción. - La utilización de 5 probetas ensayo por cada condición. Peso absorción a 1 minuto en agua o Cl4C Peso saturado (0,594Ps+P3)/1,594 en agua W.A b s o rció n a un minuto W.A b s o rció n (Pw1 '-Ps )/Ps )x1 0 0((Pw-Ps )/Ps )x1 0 0 UNE 7 0 0 8 .A STMUNE 7 0 0 8 .A STM Pw1' Pw. a 48h W1' W. 14,07% 13,17% 18,27% 23,07% 13,17% 49,29% 23,16% 25,88% Ka14P3' Ka14CN7Y CL14P xx CL14CN7Y ILL14P ILL'14CN7Y HALL14P HALL14CN7Y MON14P MON14CN7Y 14,23% MON14CN7Y Las probetas ensayadas en condiciones secas, necesitan de un secado de 48H a 60±2ºC hasta la obtención de peso constante. para la rotura en estado húmedo será necesario tener las probetas 48h en inmersión a 22±2ºC y romperlas justo ser extraídas. 11,54 12,32 6,85% 12,25 12,55 10,46% 13,00 13,42 14,57% 12,28 12,59 20,04% 8,84 9,54 4,86% 15,22 15,68 44,91% 10,52 10,85 19,41% 10,35 10,70 21,76% deshecho arenoso deshecho gelatinoso 11,14 11,49 20,17% repetición por método con Tetracloruro de carbono 10,22 10,21 7,11% 9,70 9,60 9,71% 23,99% 11,25% HALL14P MON14P Ensayos de Durabilidad. La absorción de agua por parte de la tierra es una de las principales fuentes de patologías. Provoca la migración de sales hacia el exterior, lavado de las arcillas y limos presentes, hinchamientos y retracciones diferenciales. La falta de enlaces estructurales de carácter más fuerte, el exceso de agua de amasado, y la falta de heterogeneidad de las fracciones granulométricas, con su consiguiente descompensación respecto a la curva de Fuller, es origen del aumento de la porosidad más superficial y de la existencia de tubos capilares, fuentes principales de posibles vías para la migración de sales y de generar un ataque más rápido por abrasión, de ciclo combinado lluvia-viento. Absorción La primera etapa de los ensayos de durabilidad consiste en la saturación de las microprobetas en medio líquido. En todas se ha efectuado con agua destilada a excepción de la serie de la Montmorillonita, la cual no ha podido resistir ni el primer minuto de absorción capilar. Las probetas de arcilla sin estabilizar y con sosa cáustica tampoco soportan la inmersión en agua. En estos casos, grafiados en la tabla adjunta con fondo amarillo, para poder determinar los poros accesibles y la absorción ha sido necesario utilizar un líquido de mayor densidad que el agua, el Tetracloruro de carbono (1.594 grms/cm3). El ensayo se ha efectuado en condiciones de laboratorio, y con agua desionizada a 20ºC, en la cual se han sumergido las probetas. Para evaluar los poros capilares más superficiales se ha efectuado una primera lectura a un minuto de sumergir las microprobetas. La saturación total se ha estimado a las 48 horas de inmersión, y se ha desetimado cualquier método por ebullición para evitar la presión de las corrientes de agua que habrían podido provocar perdidas de muestra. Ilustración 3 Es muy visible el resultado obtenido con la absorción de agua. Las muestras deshechas corresponden a la Montmorillonita con cemento portland, textura arenosa, y la Montmorillonita con Cemento Natural y Yeso, textura gelatinosa que denota cierta expansividad de la muestra. A la derecha muestra Mon Y......, en el picnómetro estándar con Cl4C. Absorción 60,00% 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% 10,00% 0,00% ILL'14CN7Y ILL14P Ka14P3' Ka14CN7Y CL14P xx HALL14P CL14CN7Y HALL14P HALL14CN7Y Ilustración 4 Tabla de absorción de las microprobetas del GrupoI. La primera columna añil corresponde a la absorción inicial a un minuto, parámetro utilizado para ordenar las muestras. Para comprobar la dispersión de resultados se repitió el ensayo en más de una muestra, dando una desviación estándar de un 5%, tal como se vé en la muestra Hall14p. De ello se deduce : Las illitas forman una estructura muy compacta con el cemento portland, en cambio muy porosa con el cemento natural y el yeso. Las caolinitas, siguen a la anterior por su baja porosidad en ambos tipos de estabilización, aunque la absorción total es menor con el cemento natural y el yeso. Las cloritas y las Halloisitas forman una estructura más porosa con el cemento portland, acrecentándose considerablemente con el cemento natural y el yeso. Las Montmorillonitas poseen una porosidad similar a las Caolinitas, pero a diferencia de éstas, el agua deshace totalmente las débiles uniones interlaminares. Correlación Absorción-Resistencia En este apartado de interrelaciona los datos extraídos del ensayo anterior con las resistencias obtenidas. En la gráfica siguiente se puede ver como realmente hay una fuerte proporcionalidad, casi lineal,, sea respecto la absorción inicial o final. Solo quedaría como una excepción el comportamiento altamente poroso de la illita con cemento natural y yeso. Absorción-Resistencia 300 250 Resistencias Kp/cm2 Arcillas estabilizadas W48h 200 150 100 50 0 0,00% 10,00% 20,00% 30,00% 40,00% 50,00% y = -1207x + 341,4 A.estabilizadas W1' Lineal (Arcillas estabilizadas W48h) W.Absorción El ensayo de Absorción nos da información acerca de la obtención de una estructura con menores poros y de menor tamaño, directamente relacionado con la capacidad portante de la tierra. Respecto a las densidades se obtiene el mismo resultado, diferenciando como antes los dos estados de absorción inicial y final a 48 horas, y la excepcionalidad de la probeta iLL14Cn7Y. 2,20 2,10 2,00 Densidades 1,90 1,80 1,70 1,60 1,50 0,00% W48h W1' Lineal (W48h) 10,00% 20,00% 30,00% 40,00% 50,00% W Absorción Ensayo cíclico de Humectación-Helacidad-Secado El método de evaluación de la durabilidad de las microprobetas, combina en un solo ensayo 6 ciclos de helacidad, humectación, secado y ataque agresivo18, extraído sobretodo de las ASTM D-559Y 560 –82 (ver Normas 42-43-44 anexos) NLT-303-72, y la UNE 7033 de los ensayos de helacidad, en 20 ciclos entre 10ºC ( 1h en agua) y –15ºC(4 horas). A partir del ensayo anterior de absorción se continua mediante un secado en mufla a 60ºC durante 48horas. Pasado este período las microprobetas se cepillan con un cepillo de un diámetro 50% de la superfície de las caras de la microprobeta con una presión de 15N. La presión indicada se comprueba colocando la muestra sobre el plato de la balanza y se aplica el cepillo hasta conseguir un registro de 1.5Kgr. Goma,F. Determination and classification of the causes of the loosenny aglomerate materials on building façades. Fifth Cannet/Aci, conference on durability of concrete.Juny 4-7 Barcelona 2000. 18 Después del primer ciclo de humectación y secado, que no logran superar las Montmorillonitas se procede con un ciclo de gelifracción (G) a –15ºC durante ocho horas y secado, con el mismo tiempo, en estufa a 60ºC, para evitar alteraciones estructurales de las arcillas. Según puede observarse por las indicaciones en rojo de la tabla inferior, las Caolinitas e Illitas con cemento natural y yeso quedan destruídas totalmente. Seguidamente se inicia el tercer ciclo de Humectación salina ( Ws) y secado (S). Tal como se observa en la foto1 de la serie, las Cloritas con cemento Natural y yeso sufren el peor ataque. La disolución de la sal sódica hasta saturación se ha efectuado en condiciones de laboratorio. Secado a60º S+cepillado Hielo+S Ws saturado sal+S Ws+G+S W+G+S W+G+S El rojo indica ciclo en que se destruye la muestra 48h Ka14P3' Ka14CN7Y CL14P xx CL14CN7Y ILL14P ILL'14CN7Y HALL14P HALL14CN7Y MON14P MON14CN7Y 8h+8h 2,02 12,55 2,30 3,07 1,14 15,68 1,53 1,60 8h+8h 1,680 1,780 3,990 0,990 2,890 1,580 8h+8h+8h 2,89 1,95 6,11 0,84 1,42 3,10 8h+8h+8h 7,04 2,86 12,59 9,34 6,04 10,70 8h+8h+8h 8,28 3,23 10,32 6,33 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1,65 3,46 2,07 2,47 1,06 3,72 2,05 2,32 10,21 9,60 El cuarto ciclo combina la Humectación salina, Gelifracción y Secado, en periodos de 8horas. La intención es agrabar las tensiones expansivas del ataque salino con las propias de la formación de cristales de hielo. Aquí se inicia una fuerte degradación de Clorita estabilizada con Cn y Yeso, deshaciéndose totalmente en el sexto ciclo de humectacióngelifracción y secado, igual que la Hall14Cn 7Y. El séptimo ciclo de humectación-gelifracción y secado genera un fuerte deterioro en las muestras de Caolinita, Halloisita e Illita estabilizadas con cemento portland.ünicamente la Clorita con portland resiste todos los ciclos. Ensayo durabilidad Ka14P3' Perdida de Peso absoluta grs. 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 CL14P xx ILL14P HALL14P MON14P Ka14CN7Y CL14CN7Y ILL'14CN7Y HALL14CN7Y MON14CN7Y 0 2 Ciclos 4 6 8 Las estructuras más durables en orden descendente las forman las arcillas puras estabilizadas con cemento portland: Cloritas, Halloisitas, Caolinitas, e Illitas. Tras éstas estarían excepcionalmente las Halloisitas y las Cloritas estabilizadas con cemento natural y yeso. Las Caolinitas y las Illitas estabilizadas como las anteriores ya no superan el tercer ciclo de durabilidad. Y finalmente cabe destacar la bajísima estabilidad ante el agua de las Montmorillonitas en cualquiera de los sistemas de estabilización empleados. Normas consultadas para la evaluación de la durabilidad ASTM C121-90. Standard Test Method for Water Absoption of Slate. Absorción en Pizarras. La absorción se efectua por inmersión durante 48 horas, aunque da un criterio interesante equivalente de aceleración por ebullición durante 8 horas y reposo de 30'. UNE 7089. Ensayo de absorción de agua en pizarras para cubiertas. Sobre placas de 50 x 50 mm., desecadas a 105º se sumergen en el agua contenida en un calderín, provisto de un condensador de reflujo, y se hierven continuamente durante 48h..Después se enfrían al aire durante 5min. y se colocan en agua a la temperatura ambiente de la habitación donde se pesan dejándolas 30min.. Se escurren y se les pasa un paño húmedo, para obtener el peso saturado. UNE 7191. DIN 456. Ensayo de permeabilidad de las tejas de arcilla cocida. Se sella la zona acanalada con material impermeable y se llena, en posición horizontal, hasta alcanzar 5cms de agua. En condiciones de laboratorio, 18º - 22ºC y 65% HR, se mide el tiempo total alcanzado hasta observar degoteo inferior. de interés para la evaluación de la permeabilidad de los BTC. UNE 7008 Determinación del coeficiente de absorción de agua, en baldosas y baldosines de cemento.. Se valúa en tres muestras, desecadas hasta peso constante hasta 110º C. Se colocan de canto sumergidas en agua hasta un tercio de su altura dos horas después se eleva hasta dos tercios y a las 24h. del inicio se sumerge hasta estar 5cms bajo el nivel del agua. La exactidud de pesada será ± un gramo. UNE 83-309-90. ISO /DIS 7031. Ensayo de ábsorción de agua bajo presión. Se determina por la penetración del agua en la muestra, sujeta a una base de estanqueidad a presión. Se mide la altura media alcanzada rompiendo la probeta por el medio, y a la vez se pesa la cantidad de agua que ha penetrado en ésta. UNE 7192. DIN 52 250. Determinación de la resistencia a la intemperie de las tejas de arcilla de cocida. Se valúa con 25 ciclos de humectación (2h.) y gelifracción (4h. a - 15ºC.). Se evalúa la pérdida de resistencia a flexión. a considerar para los ensayos de durabilidad del BTC. UNE 7082Determinación apróximada de la materia orgánica en arenas para hormigones o morteros. ASTM C40-48materia orgánica en arenas.. Este método por colorimetría, utiliza una disolución patrón coloreada tipo (97,5 cm3 de disolución de hidróxido sódico al 3%, con 2,5 cms3 de disolución de ácido tánico al 2% en 10% de alcohol, reposado 24 h), que se compara a una disolución de 150 cms3 (100cms3 de arena en hidróxido sódico al 3%). El color debe ser más débil que el del patrón a las 24h. Sólo será interesante como ensayo de campo. UNE 7133Determinación de terrones de arcilla en áridos para la fabricación de morteros y hormigones. ASTM C142-39Determinación de terrones de arcilla en áridos para la fabricación de morteros y hormigones..Esta norma tiene por objeto describir un ensayo de rutina para la determinación aproximada, mediante el tacto y la vista, de los terrones de arcilla que continen los áridos. Crítica. La evaluación de los terrones de arcilla es inexacta, ya que depende del grado de visualización en el conjunto de los áridos privados. A la vez las temperaturas de secado, 105º a 110ºC. pueden modificar sustancialmente las estructuras cristalinas de los yesos y de las arcillas. UNE 7207Método para determinar la expansión, en autoclave de los cementos.. Esta norma tiene por objeto describir un método que sirva para determinar la expasión o contracción de probetas, fabricadas con pasta de consistencia normal sometidas a calefacción en autoclave. UNE 7134. Determinación de partículas blandas en áridos gruesos para hormigones. Se obtiene a través del esclerómetro la duraza Rockwel de los áridos previamente clasificados. Se considera que un árido es blando cuando se produzca un surco por efecto del rallado, sin deposición metálica en él. UNE 7091. Ensayo de inmersión en ácido sulfúrico de pizarras para cubiertas. El ensayo consiste en mantener sumergidas las probetas 240h., en una solución de ácido sulfúrico γ = 1,145 (dilución 1/7 de SO3 γ = 1,84). UNE 7033. Ensayo de heladicidad y permeabilidad, de los baldosines y baldosas de cemento. 20 ciclos consistentes en 4h. a -15ºC y 1 hora en agua a 10ºC. Posteriormente se somete la pieza durante 48 h. a una presión (0,5 Kg. /cm2 ), bajo una capa de 10 cms de agua, en el interior de un permeabilímetro, donde a través de juntas estancas se asegura que el paso del agua será a través de la pieza. El resultado final debe expresar la presión necesaria para que el agua atravesara. UNE 7132. Determinación cualitativa de hidratos de carbono en aguas de amasado para morteros y hormigones. Se toman 50 cms3 del agua y se le añaden tre gotas de disolución alcohólica de α - naftol (6/100 en alcohol etílico de 96º), y 1 cm3 de ácido sulfúrico concentrado (γ = 1,84). Si aparece coloración violada indica la presencia de sacarosa. Para determinar la presencia de glucosa y otros glúcidos reductores, se hace a través de observar cambio de coloración al mezclar el agua hirviendo con el reactivo Fehling (50% disolución A = 69,3 g /1000cm3 de sulfato de cobre cristalizado SO4 Cu. 5H2O, y disolución B = 364g de tartrato sódico potásico y 100g de hidróxido sódico en 1l.). UNE 7063. Ensayo de Eflorescencia en los ladrillos. Se sumerge parcialmente a las 5 muestras representativas a una profundidad de 2,5 cm. en agua destilada durante 7 días, y se procede a su desecación durante 24h. en estufa. UNE 7058. Método de ensayo de la resistencia del gres al ataque por agentes químicos. Se trata un gramo de muestra desacada a 110ºC, con 25cm3 de ácido sulfúrico concentrado (SO4 H2 γ= 1,84), en un matraz de 200cm3. Se acopla a la boca del matraz un refrigerante de reflujo y se hierve suavemente durante 1h.. Se deja enfriar y se diluye con 50 cm3 de agua destilada, se decanta en papel de filtro, lavándolo tres veces con 50cm3 de agua destilada. El residuo que queda en el matraz se le añaden 50 cm3 de solución de hidróxido sódico al 5% Na OH. Se calienta al baño maría durante 15min. agitándolo cada 5 min.. Se filtra lavándolo con otros 50 cms de agua destilada. A este residuo le añaden 20 cm3 de agua destilada y 5 gotas de ácido clorídrico concentrado. Se pasa todo al filtro y se lava con agua caliente. Se deseca a 110ºC y se pesa. La diferencia de peso determina el grado de atacabilidad. UNE 7130. ASTM D1 069-49. Determinación del contenido total de sustancias solubles en aguas para el amasado de hormigones. Consiste en pesar el residuo que deja el secado,en estufa,de 1000 cms3, en cápsula de platino de unos 200 cms3 de capacidad. ASTM C217-94 Standard Test Method for Weather Resistance of Slate. Ensayo de durabilidad de las pizarras. Prepra 3 muestras pulidas con el abrasivo nº80, en las que se efectuan cuatro ranuras estándar, distribuídas uniformemente en arco, con un cuchillo ( de 7.6cms y 1.9cms de ancho) a una presión de 13N ( prueba en balanza hasta 1.3Kgr). Se mide la profundidad con una exactitud de 0.0025 mm. Se mantienen las probetas siete días en inmersión en ácido sulfúrico al 1%, el cual será repuesto cada día. Finalmente se lava con agua y se seca en estufa a 105±2ºC, evaluando la profundidad de ataque sobre las ranuras. Coeficiente de transmisión térmica Unas de las propiedades de la tierra, de gran importáncia en la construcción con BTC para mejorar la comfortabilidad de la vivienda, son su capacidad aislante y su inércia térmica como acumulación de calor durante el día y su emisión hacia el interior durante la noche. Estas características van en función de varios factores: Estructura cristalográfica. Arcillas presentes Densidad Humedad interna El tipo de orden de la estructura interna de las partículas determina su capacidad de vibración ante la onda térmica, y por tanto su conductividad térmica. En estructuras muy ordenadas, como en los metales o el cuarzo (que duplica la conductividad de cualquier arcilla), el calor se transmite mucho más rápido que en estructuras amorfas como en el lapìlli volcánico o en el árido artificial, muy similar al anterior, como la “Arlita”. Por ello la variabilidad de la propia estructura de las arcillas presentes en la tierra, será un factor importante en la caracterización térmica del material. Así utilizando la base de datos elaborada por el CSTB en 1987 sobre las propiedades térmicas de la tierra, se ha elaborado la siguiente tabla para aplicar en el método. Factor de conductividad con árido estándar Resultados con una densidad de 1,7 Calor específico Ce J/KgrºK Kcal/Kgr ºC Caolinita Clorita Illita Montmorillonita . Caolinita+clorita+8%C.P Mon+8%C.P λ= λ= λ= λ= λ= 0,065x10 0,605ds 0,145x10 0,566ds+0,15 0,098x10 0,548ds 0,193x10 0,438ds 0,145x10 0,566ds 0,69 1,48 0,98 1,07 1,33 0,75 820 891 818 815 0,20 0,21 0,20 0,19 λ= 0,076x10 0,586ds-0,22 CSTB. Proprietes thermiques du materiau terre. Jean Paul Laurent. Paris 1987 Las fórmulas dadas sobre conductividad de las arcillas cumplen la ley de Kersten, en base a la consideración de las fases sólida y líquida presente, y del tipo de contacto sólido-sólido (porosidad), y ratificadas por probetas experimentales. Perdida al Fuego P.F ε ∆ 105ºC-920ºC % λ Caolinita Clorita Illita Montmorillonita 11,98 7,91 7,85 7,06 0,69 1,48 0,98 1.07 Cabe destacar los siguientes puntos: Las caolinitas muestran la menor conductividad y una gran capacidad de acumulación debido al agua estructural presente. El tamaño mayor de sus partículas >1µ provoca mayores espacios y flóculos, dificultando la transmissión térmica. En cambio se da lo contrario en Illitas y Montmorillonitas con tamaños de partículas casi de 0.1µ. Por tratarse de estructuras multicapas con uniones muy débiles, el desecado genera una fuerte retracción de las distancias interlaminares, con lo cual se reduce la posibilidad de mantener aire intersticial y así dificultar la transmisión térmica. Asímismo cabe añadir que las Montmorillonitas són más hábidas en agua ambiental que no las Illitas, factor correlacionado con la “K” del material. Perdida al Fuego P.F ∆ Tm.aire-60ºC % Caolinita Clorita Illita Montmorillonita 1.75 1.06 0.85 3.34 La estructura menos plástica, más porosa y de uniones más fuertes de la Clorita, conlleva un comportamiento físico más cercano a los limos, así la transmisión térmica es mayor que en el resto. Estos coeficientes de conductividad térmica de la tabla anterior están tomados a partir de muestra seca en estufa a 105ºC. Para temperaturas menores se debería considerar el porcentaje de humedad presente, y corregir el coeficiente mediante la siguiente expresión, deducida de las investigaciones de la Universidad Canadiense de Saskatchewan del año 194919. conductividad según Hr%(x) Κ=3,78(Hr%)+K0 *Aut. Hutcheon. Univ. Saskatchewan 1949 Cabe destacar que la experimentación se efectuó con lecturas por termopar sobre microprobetas cortadas de 18x18x2.5 cms en cámara caliente, y simultáneamente sobre un módulo cúbico construido con tierra de 3x3x3m. Los resultados extraídos por los dos procedimientos son coincidentes. A partir de ello, también se adoptaron los siguientes factores K de transmisión de calor estandards para la tierra: 19 Thermal conductivity of Rammed Earth. Aut. N.B Hutcheon and WH.Ball. Edit. C.Engineering University of Saskatchewan. September 1949. K (2,54cms) = 2,36 Tapial Btu/h ft2 ºF * λ= 0,34 13,4 W/m2ºK W/m ºC K (2,54cms) = 4 22,71 Adobe estabilizado Btu/h ft2 ºF W/m2ºK * λ= 0,58 W/m ºC * Datos del U.S Bureau of Agricultural Engineering. 1938 y de J.D.Long. Bulletin 472 "Adobe Construction". Univ.California Análisis químico de las microprobetas. La capacidad aglomerante de las arcillas, como hemos dicho, depende de las atracciones de las interacciones iónicas entre las estructuras en capas de la sustancia arcillosa por lo que se forman sistemas coloidales de muy pequeño tamaño de partículas. (10.000 – Å). La introducción de aglomerante y/o estabilizantes aporta a estos sistemas coloidales, un incremento de substancias activas en tanto que sean solubles o potencialmente solubles en medio acuoso, ácido o alcalino. Para la evaluación cuantitativa de estas sustancias activas es necesario recurrir a su determinación por análisis químico de las fracciones que son solubles en medio acuoso. Los aglomerantes, hidraulizados o no, lo son en tanto puedan generar nuevas substancias que cristalizan o producen uniones poliméricas como la formación de las fases CSH en los cementos Pórtland o naturales. Todas estas sustancias aglomerantes son solubles en medio ácido y se pueden separar de las inertes insolubles mediante el análisis de las llamadas “fracciones solubles” 20 por el procedimiento descrito. Para la caracterización de las arcillas y el conocimiento de los cambios químicos que se producen en los procesos de hidrólisis y aglomeración es indispensable la determinación de los elementos normalmente mayoritarios, solubles, Sílice y Alúmina, hierro, calcio y de los minoritarios: sulfatos SO3-, cloruros Cl-,,y los Cationes de cambio Mg2+, Na+, K+. Para ello se optó por un procedimiento que no tuviera limitaciones de exactitud y fuera un proceso analítico cuantitativo. Éste es el “nuevo método de las fracciones solubles” para el SiO2. Descripción del método de determinación de la composición de las fracciones solubles Determinación de la Sílice soluble. Por tratarse de cantidades pequeñas en sílice para esta clase de materiales se requieren procedimientos con exactitud y reproducibilidad conocida. Así el procedimiento del autor citado ha desarrollado un método, para la determinación de Sílice, que dispone, que dispone de una exactitud tres veces superior al procedimiento volumétrico complexométrico de la ASTM C-1084/92. Determinación de la Sílice soluble. -Se toma una muestra de 25 gramos del material a ensayar, ya sea de las materias primas o de las microprobetas realizadas o de un BTC, secada a 60º, a temperatura constante. Se moltura en mortero cerámico deshaciendo los terrones, y se pasa toda la muestra por el 20 Chemical analysis of hardened concretes and morters with active additions. A new procedure for its identification. Aut. Gomá, F.G y Vicente M.D. Edit. Proceedings of the International Conference Creating with concrete and mortar. R.K Dhir y M.C.Limbachiya. sep.1999 tamiz de 63µ 0.063UNE 7050 o nº230 ASTM. Se remolturan los rechazos de forma intermitente hasta reducir toda la muestra a tamaño justamente o inferior a 63µm. - Se cuartea la muestra y se toman 2.5 gramos, pesados con precisión de un miligramo ±0.1, y se deslíen en unos 10ml de agua destilada. -La barbutina obtenida se vierte cuantitativamente y lentamente gota a gota dentro de 250 ml de disolución de ácido clorhídrico al 10%., en un periodo superior a un minuto. Para las arcillas muy finas y difíciles de filtrar, como la montmorillonita, se hará con el doble de líquido al 5% de HCl. La temperatura de éste será de +3ºC a +8ºC. Éste primer ataque ácido en frío se efectuará durante 30 minutos en el interior de una vaso de reacción provisto de agitación magnética, tipo stirring. -Una vez transcurrido el periodo, se deja precipitar el residuo insoluble ( 2 horas para las arcillas muy puras y finas), y decantándolo progresivamente, sin perder partículas, se pasa el líquido através un filtro de banda blanca (textura mediana, de referencia 589 Scheicher y Sshüll). El filtro se lava un mínimo de cinco veces con 5-10cm3 de agua desionizada caliente, hasta eliminar los iones Ca++. Los líquidos filtrados se recogen y se aforan en un matraz aforado de 500ml. Éstos contienen la Sílice, la Alumina y los óxidos solubles, propios de las arcillas puras, los obtenidos por la acción de aditivos, los de aglomerantes estabilizadores empleados, y los provenientes de las adiciones activas. Para obtener la sílice soluble (Si O2) y la Alumina soluble (Al2 O3) se debe evitar que una vez se hallan extraídos estos óxidos de la muestra original no queden absorbidos por alguna causa física o química.Como que la muestra que atacamos con ácido queda en su mayor parte (90%) con residuo insoluble y está en una mayor parte constituida por arcilla, esto provoca una coprecipitación de los ácidos sílicos en reacción de polimerización los cuales formas flóculos de sílice coagulada sobre la propia muestra. En la tabla nº podemos ver la serie de ácidos que forma la sílice. Ácido Ortosilícico Constantes de SiO4 H4⇄ SiO4 ≡ +4H+ SiO4 H3 SiO4 H2 = equilibrio K1 K2 K3 K4 +H+ +2H+ +3H+ +4H+ SiO4 H ≡ SiO4 Ejemplo. ≡ Silicato potásico+ácido clorhídrico= Ortosilícico+sal SiO4 Na2 +H+ Cl- = SiO4 ≡ +4H+ +Cl2Na OH dímero OH Si-O-Si OH + OH Si OH = Si3O10H3 OH OH OH OH OH Polimerización H2O trímero El siguiente esquema muestra las reacciones en cadena de la polimerización. Cuando secamos el líquido las cadenas tridimensionales se hacen mayores, se coagulan y coprecipitan. Las de bajo nº de polimerización aún restan solubles. -Los líquidos del lavado son desecados con lampara de infrarrojos, el residuo que queda contiene la parte soluble de la arcilla en atauqe ácido. el cual se cuantifica mediante gravimetría. Para evitar que el fenómeno de coprecipitación invalide los resultados el residuo insoluble se trata con 25ml de sosa 0.5 molar NaOH al 2% hirbiéndolo durante 5 minutos, y manteniendo la temperatura durante 15’ más. Se deja decantar y con el líquido se ataca el filtro donde se había quedado algo de arcilla. Para decantar las caolinitas y las montmorillonitas, se diluyen en 150 ml de agua destilada y se pasa la disolución a medio ácido mediante HCl 1/3, utilizando como indicador el Bromtimol que se vuelve amarillo. Una vez decantado se pasa todo por el mismo filtro que ya teníamos del primer ataque ácido. Éste se junta con los líquidos de lavado del primer ataque, aunque en esta parte del estudio se han efectuado la determinaciones por separado, para medir los componentes solubles recuperables. No hay que obviar que la sosa por sí misma es capaz de atacar la estructura de la arcilla, provocando una solubilización extra del SiO2 y los elementos trivalentes. Por ello se ha evaluado un ataque individualizado de sosa sobre cuatro arcillas puras, tal como se muestra en la tabla adjunta. -Para finalizar el análisis los 250ml de los líquidos de lavado de la recuperación con sosa se dejan evaporar a 170ºC en un disco de porcelana con capacidad para 400ml. -El producto desecado es tratado con 5ml de ácido clorhídrico, y de nuevo se deja evaporar. Al alcanzar la muestra el estado seco, se continuará manteniendo la temperatura citada durante 30 minutos. -Tras enfriar el residuo a menos de +5ºC, se realiza un ataque ácido en frío, durante 20 minutos, através de 5ml ácido clorhídrico 1:1 y un cubito helado de agua destilada. -Tras el ataque, se filtra el líquido en un papel de textura fina-media, lavándolo con agua desionizada hasta que los iones Cl- són eliminados, entonces se incinera, se calcina a 1200ºC y se pesa. -La sílice que pasa a la solución bajo estas condiciones es una cantidad mínima constante menor que 1 mg, pudiéndose contabilizar así, evitando recuperarla. La pureza de la sílice se garantiza, sin necesidad de determinar, ya que en los ataques ácidos precedentes no se ha utilizado ni sulfúrico ni fluorhídrico, en los cuales a veces existen adiciones con hierro en gran cantidad. Determinación de los Óxidos Trivalentes Ilustración 5 Determinación por complexometría 21 De los 250ml sobrantes de los líquidos de la determinación de la sílice, se destinan 50ml para el CaO, 50ml para el Fe2O3, y 100ml para la Alumina Al2O3 + el Fe2O3,. Estas determinaciones se realizaran por métodos de complexometría CEN21, procesos basados en la adicción graduada de complexona al líquido hasta obtener el color indicativo de neutralización. Para realizar los cálculos se parte de que el contenido de los óxidos son proporcionales a la cantidad European Standard en 196-2-94 Chemical Analysis of cements. añadida de complexona. Ya que la cantidad de R2O3 obtenida es muy pequeña, no hará falta dar más, en el método de la Tesis, los valores discriminados en Al2O3 y Fe2O3 porqué éstos son aún más pequeños, encontrándose en los límites de precisión del procedimiento analítico. Además, su determinación por la técnica complexométrica, con un cálculo bastante complicado, és mucho más laborioso y resulta más operativo determinarlos por gravimetría por precipitación a pH 8, previa oxidación del hierro a trivalente. De esta forma se evitan las posibles interferencias sobre los colorantes de los indicadores de complexometria en el momento de determinar la cal por esta técnica. Resultados análisis químico obtenidos en las mezclas del Grupo I Siguiendo los procedimientos descritos, se analizó una a una las muestras de 50% arcilla pura del Grupo I con arena silícea inerte al 50%.(43.3% en valor absoluto), y las mezclas estabilizadas, respecto a la arcilla más la arena, con el aditivo de sosa cáustica al 1.5% (1.3% valor absoluto),con un 14% en peso de cemento portland (12.1% en valor absoluto), y con 7% de yeso ( 6.05%.absoluto) más 14% (12.1)de cemento natural de mina Collet, marca Marfil. Los resultados se exponen en columnas, según el compuesto analizado, desglosando el porcentaje obtenido en el primer ataque ácido y el obtenido mediante la recuperación por sosa. Para cerciorarse del método en algunos casos se repite el análisis, por lo que aparecen en filas más de un resultado. En todos los casos se presenta la media ponderada de éstos, y finalmente en la parte inferior de cada cuadro la suma total de las dos extracciones y el porcentaje relatico entre R2O3, SiO2 y OCa para hacer el correspondiente gráfico ternario. El valor de pèrdida por calcinación, de los siguientes resultados, se ha tomado al que corresponde al material deshidratado en equilibrio en atmosfera a 72 ºC. Ka. Arcilla caolinita Canyada de Verich Ataque HCl 10 % SiO2 0.11 0.14 0.15 0.13 0.91 0.80 0.87 0.86 Al2O3 0.09 0.10 0.11 0.10 0.11 0.09 0.16 0.12 Fe2O3 0.07 0.08 0.09 0.08 0.14 0.14 0.12 0.13 R2O3 0.16 0.18 0.20 0.18 0.25 0.23 0.28 0.25 CaO 0.32 0.36 0.38 0.35 0.13 0.16 0.12 0.14 Xi SiO2, R2O3,CaO cooprecipitados + AtaqueOH- Xi Óxidos solubles totales incluídos cooprecipitados % Xi 0.99 0.22 0.21 0.43 0.49 Punto de composición en diagrama ternario Total fracción soluble muestra Ka 51.8 1,91% 22.5 Resíduo insoluble 25.6 97,66% Ka 14P.Arcilla Caolinita pura 50%, Portland al 14% y NaOH 1.5% Ataque HCl 10 % Xi SiO2, R2O3,CaO cooprecipitados + Ataque OH2.9 2.7 2.8 0.13 0.20 0.33 0.07 0.10 0.17 0.20 0.30 0.25 0.25 0.19 0.22 SiO2 1.2 1.3 1.2 Al2O3 1.5 1.4 2.9 Fe2O3 0.63 0.59 1.22 R2O3 2.1 2.0 2.1 CaO 8.1 7.8 7.9 Xi Óxidos solubles totales incluídos cooprecipitados % Xi Punto de composición en diagrama ternario Total fracción soluble muestra Ka 4.0 0.66 1.39 2.35 8.2 27.5 16,60 % 16.2 Resíduo insoluble 56.4 83,40% Cl.Arcilla Clorita pura 50%. Ataque HCl 10 % SiO2 0.51 0.60 0.49 0.53 Al2O3 0,63 0,70 0,54 0,62 Fe2O3 0,59 0,63 0,50 0,57 R2O3 1.2 1.3 1.0 1.18 CaO 1.54 1.47 1.50 1.50 Xi SiO2, R2O3,CaO cooprecipitados + Ataque OH1.1 1.0 1.1 0,30 0,25 0,28 0,39 0,35 0,37 0.69 0.60 0.64 0.32 0.26 0.29 Xi Óxidos solubles totales incluyendo cooprecipitados Xi 1.6 Punto de composición en 30.6 diagrama ternario Total fracción soluble muestra Cl 0,9 0,94 1,84 35.6 1,8 33.8 5,24% Resíduo insoluble 94,76% Cl 14P.Arcilla Clorita pura 50%, Portland al 14% y NaOH 1.5% Atac HCl 10 % Xi SiO2 1.52 1.47 1.50 Al2O3 0,53 0,60 0,57 Fe2O3 1.25 1.30 1.28 R2O3 1.79 1.90 1.80 CaO 8.3 8.1 8.2 SiO2, R2O3,CaO cooprecipitats + Atac OH1.24 1.35 1.30 0,61 0,52 0,57 0,92 0,87 0,9 1.53 1.48 1.51 0.30 0.24 0.28 Xi Óxidos solubles totales incluyendo cooprecipitados Xi 2.82 Punto de composición en 19.3 diagrama ternario Total fracción soluble muestra Cl 14`p 1,14 2,18 3.32 22.6 8.5 58.1 14,64% Resíduo insoluble 85,36% ILL.Arcilla Illita pura 50%. Ataque HCl 10 % Xi SiO2 0,47 0,52 0,49 0,49 Al2O3 0,45 0,42 0,44 0,44 Fe2O3 0,43 0,47 0,45 0,45 R2O3 0,88 0,85 0,87 0,87 CaO 0,71 0,68 0,70 0,7 SiO2, R2O3,CaO cooprecipitados + Ataque OH1.2 1.5 1.4 0.38 0.40 0.39 0.60 0.51 0.56 0.98 0.91 0.94 0.27 031 0.29 Xi Óxidos solubles totales incluídos cooprecipitados Xi 1.89 Punto de composición en diagrama 39.2 ternario Total fracción soluble muestra ILL 0,83 1,01 1.84 39.2 0.99 21.6 4,72% Resíduo insoluble 95,28% ILL14P.Arcilla Illita pura 50%, Portland al 14% y NaOH 1.5% Ataque HCl 10 % Xi SiO2 1.50 1.43 1.46 Al2O3 0,59 0,49 0,54 Fe2O3 1,6 1,5 1,55 R2O3 2.1 2.0 2.1 CaO 8.6 8.4 8.5 SiO2, R2O3,CaO cooprecipitados + Ataque OH0.35 0.28 0.31 0,10 0,22 0,16 0,28 0,35 0,32 0.38 0.57 0.47 0.32 0.26 0.29 Xi Óxidos solubles totales incluyendo cooprecipitados Xi 1.77 Punto de composición en 13.5 diagrama ternario Total fracción soluble muestra ILL 14P 0,7 1,87 2.57 19.6 8.79 67.0 13,13% Resíduo insoluble 86,87% Mon.Arcilla Montmorillonita pura al 50% Ataque HCl 10 % SiO2 0.70 0.58 Xi 0.64 Al2O3 0.32 0.27 0,3 Fe2O3 0.18 0.14 0,16 R2O3 0.50 0.41 0.46 CaO 0.21 0.28 0.25 SiO2, R2O3,CaO cooprecipitados + Ataque OH0.68 0.60 0.64 0.52 0.30 0,41 Óxidos solubles totales incluídos cooprecipitados Xi 1.28 Punto de composición en diagrama 44.9 ternario Total fracción soluble muestra Mon 0.26 0.28 0,27 0.78 0.57 0.68 0.12 0.18 0.15 Xi 0.71 0.43 1.14 41.0 0.40 14.0 2,82% Resíduo insoluble 97,18% Mon 14 P Arcilla Montmorillonita con 14% c.portland y 1.5%sosa Ataque HCl 10 % Xi SiO2 1.0 1.1 1.1 Al2O3 1,1 1,2 1,15 Fe2O3 0,47 0,52 0,5 R2O3 1,58 1,72 1,65 CaO 7.9 8.0 8.0 SiO2, R2O3,CaO cooprecipitados + Ataque OH2.1 2.3 2.2 0,80 0,68 0,74 0,56 0,43 0,5 1,36 1,11 1,24 0.18 0.15 0.17 Xi Óxidos solubles totales incluídos cooprecipitados Xi 3.3 Punto de composición en diagrama 22.7 ternario Total fracción soluble muestra Mon14P 1,89 1 2,89 21.0 8.2 56.3 14,39 % Resíduo insoluble 85,61% Es indispensable referenciar todos los resultados a perdida de calcinación PF= 0, para efectuar el cálculo de correspondencia teórica de las fracciones solubles entre losvalores reales de laboratorio y el resultante teórico de sumar las fracciones solubles de la arcilla más las propias del estabilizante. Sí se efectua el cálculo de las fracciones solubles a 105º o a temperatura de laboratorio, surgen errores de masa que pueden llevar a falsas deducciones estructurales, ya que podría parecer que una porción de la Silice se insolubilice dentro de la estructura laminar más estable de la arcilla pura presente. Por ello es indispensable referenciar todos los resultados químicos a perdida 0. El correspondiente factor de calculo es: [Valor % sobre muestra seca / (100 – P.F) ]X 100 El modo operatorio ha consistido en la calcinación progresiva de 5 gramos de muestra desde condiciones de laboratorio hasta los 1000ºC. Las muestras se han mantenido, a lo largo del ensayo, en un gresol tarado con precisión de miligramo. Antes de cada pesada se ha enfríado la muestra en un desecador con sulfúrico en su base para evitar la nueva absorción de humedad ambiental. Los resultados son equiparables a las perdidas obtenidas con el análisis termogravimétrico ATD/ATG, tal como podrá observarse en la misma tabla. Las perdidas al fuego y los correspondientes resultados y ande la serie de microprobetas del Grupo I es la siguiente: nº Muestra P.F P.F P.F P.F ∆ Tm.aire-60ºC M.P probeta experimental. ∆ 60ºC-105ºC ∆ 105ºC-550ºC ∆ 550ºC-920ºC ε ∆ 105ºC-920ºC % P.F % Descripción % % % Perdida al Fuego nº Perdida al Fuego Perdida al Fuego Perdida al Fuego Perdida al Fuego L CA CEMI 42,5 CEM I 52,5/SR CEM I 52,5/SR Z Y Y CNR9 CNR9 Cal en polvo Cemento Portland 0 Cemento Portland Molins PF=0 Cenizas Central Térmica Cercs Yeso /Sulfato de cal semihidrato PF=0 Yeso /Sulfato de cal semihidrato PFTºCambiente Cemento Natural Collet Cemento Natural Collet PF=0 2,69 0,22 0,22 0,7 47,5 47,5 0,16 0,16 2,69 0,29 0,29 0,7 2,16 2,16 0,11 0,11 2,69 0,18 0,18 0,7 0,53 0,53 0,39 0,39 2,69 1,09 1,09 0,7 0,72 0,72 12,41 12,41 5,38 1,27 1,27 1,4 1,25 1,25 12,8 12,8 14%CEM I 52,5/SR 7%Y 14%CNR8 Cemento Portland Molins PF=0 Yeso /Sulfato de cal semihidrato PF=0 Cemento Natural Collet PF=0 0,03 2,75 0,02 0,04 0,12 0,01 0,02 0,03 0,05 0,13 0,04 1,44 0,06 0,16 0,06 Molet Ka Ka Ka Ka14P Ka NaOHKa14CN7y Ka NaOHKa14P Ka14CN7y Caolinita Cañada de Verich.PF=0 total insoluble Caolinita Cañada de Verich.PF=0 fracción soluble Caolinita Cañada de Verich Microprobeta Caolinita 50%.PF=0 Microprobeta Caolinita 50%.14% C.Portland PF=0 Microprobeta Caolinita 50%.1,5% NaOH PF=0 Microprobeta Caolinita con Yeso y C.Natural PF=0 Caolinita con sosa Caolinita con Portland Caolinita con Yeso y C.Natural 1,47 0,6 12 5,53 1,75 1,75 1,75 1,47 0,58 0,58 0,58 0,6 11,4 11,4 11,4 12,00 2,11 2,11 2,11 5,53 13,90% 11,98 11,98 11,98 12,6 0 0 11,98 12,6 0 nº Muestra P.F. Adoptada para el análisis SiO2 ataque ClH 1er análisis SiO2 ataque con OH- 0,5M SiO2 en ClH 2ºanálisis SiO2 cooprecipitada recuperada con NaOH- SiO2 Total ataque ácido+alcali Incremento relativo micro con NaOH- SiO2 Cristalizado e insolubilizado Comparación teórico y el real M.P probeta experimental. % Descripción 1,2318305 Perdida al Fuego 0 nº L Para pasar a PF0 1/(1-( ∆PF*0,01)) ph13.sosa 30º.24h.Método gral.mat.construcción ma %x10,000=mg/Kgr %x10,000=mg/Kgr si >2gr/K Comparación teórico CA CEMI 42,5 CEM I 52,5/SR CEM I 52,5/SR Z Y Y CNR9 CNR9 Cal en polvo Cemento Portland 0 Cemento Portland Molins PF=0 Cenizas Central Térmica Cercs Yeso /Sulfato de cal semihidrato PF=0 Yeso /Sulfato de cal semihidrato PFTºCambiente Cemento Natural Collet Cemento Natural Collet PF=0 5,38 0,00 2,80 1,40 0,00 50,91 13,07 0,00 0,00 0,00 0,00 0 0 14,09 0,00 0,00 0,00 0,00 5,99 18,13 12,19 18,25 21,00 20,41 24,75 0,00 0,00 16,51 18,99 2,52 0,00 2,20 % 1,67 0,62 0,62 0,49 3,90 0,57 1,56 0,50 3,19 1,56 0,62 0,12 0,31 0,31 0,15 0,13 0,08 1,47 0,57 1,47 0,50 1,20 0,96 14%CEM I 52,5/SR 7%Y 14%CNR8 Cemento Portland Molins PF=0 Yeso /Sulfato de cal semihidrato PF=0 Cemento Natural Collet PF=0 Molet Ka Ka Ka Ka14P Ka NaOHKa14CN7y Ka NaOHKa14P Ka14CN7y Caolinita Cañada de Verich.PF=0 total insoluble Caolinita Cañada de Verich.PF=0 fracción soluble Caolinita Cañada de Verich Microprobeta Caolinita 50%.PF=0 Microprobeta Caolinita 50%.14% C.Portland PF=0 Microprobeta Caolinita 50%.1,5% NaOH PF=0 Microprobeta Caolinita con Yeso y C.Natural PF=0 Caolinita con sosa Caolinita con Portland Caolinita con Yeso y C.Natural 1,00 0,86 0,50 3,42 1,19 2,88 1,05 2,80 2,01 53,1 1,15 0,99 0,58 4,89 2,07 4,34 1,86 4,00 2,97 135,92% 259,43% 109,69% 100,00% 85,60% 68,79% 6% 1,7% nº Muestra P.F. Adoptada para el análisis SiO2 ataque ClH 1er análisis SiO2 ataque con OH- 0,5M SiO2 en ClH 2ºanálisis SiO2 cooprecipitada recuperada con NaOH- SiO2 Total ataque ácido+alcali Incremento relativo micro con NaOH- SiO2 Cristalizado e insolubilizado Comparación teórico y el real M.P probeta experimental. % Descripción 1,2318305 Perdida al Fuego 0 nº L Para pasar a PF0 1/(1-( ∆PF*0,01)) ph13.sosa 30º.24h.Método gral.mat.construcción ma %x10,000=mg/Kgr %x10,000=mg/Kgr si >2gr/K Comparación teórico % CL . Clorita CL . Clorita CL NaOhCL14P ohCL NaOhCL14P ohCL14CN7Y' oh- Clorita Collcerola.Barcelona Microprobeta 50%Clorita PF=0 Microprobeta 50%Clorita con 1,5% sosa PF=0 Microprobeta 50% Clorita con 14% C.portland PF=0 Microprobeta 50%Clorita con 1,5% sosa Microprobeta 50% Clorita con 14% C.portland Microprobeta 50%Clorita 14% C.Natural y 7%yeso PF=0 Microprobeta 50%Clorita 14% C.Natural y 7%yeso 0 8,36 0,00 0,00 0,00 8,43 8,94 0,00 8,78 7,85 0,00 0,00 0,00 0,00 7,62 4,12 4,47 0,59 0,49 0,62 3,27 0,62 2,98 1,85 1,69 0,93 0,47 0,58 3,50 1,76 3,23 0,56 1,76 0,53 0,55 0,30 0,53 0,28 0,31 1,65 0,32 1,50 1,63 1,49 0,47 0,27 1,69 3,56 0,95 1,46 1,62 2,68 1,10 0,57 0,64 1,43 0,67 1,30 1,41 1,29 1,34 0,76 0,36 1,34 1,63 0,31 0,34 0,57 1,63 0,85 1,12 3,07 0,99 2,80 3,04 2,78 1,81 1,03 2,60 4,90 2,57 1,77 1,97 3,25 31,92% 174,04% 16,39% 182,83% -9,69% -9,69% 2% 3% CL14CN7Y' oh- ILL.Illita Illita EE.UU Microprobeta 50% Illita EE.UU PF=0 Microprobeta 50% illita con 1,5% sosa PF=0 Microprobeta 50% illita con 14% c.portland PF=0 Microprobeta 50% illita con 14% c.natural y 7% yeso PF=0 Microprobeta 50% illita con 14% c.portland Microprobeta 50% illita con 1,5% sosa Microprobeta 50% illita con 14% c.natural y 7% yeso ILL.Illita ILL NaOhILL14P ohILL14CN7Y ohILL14P ohILL NaOhILL14CN7Y oh- 0,265 153,92% 88,11% 256,74% -10,00% 16,43% 83,52% -5% -3% nº Muestra P.F. Adoptada para el análisis SiO2 ataque ClH 1er análisis SiO2 ataque con OH- 0,5M SiO2 en ClH 2ºanálisis SiO2 cooprecipitada recuperada con NaOH- SiO2 Total ataque ácido+alcali Incremento relativo micro con NaOH- SiO2 Cristalizado e insolubilizado Comparación teórico y el real M.P probeta experimental. % Descripción 1,2318305 Perdida al Fuego 0 nº L Para pasar a PF0 1/(1-( ∆PF*0,01)) ph13.sosa 30º.24h.Método gral.mat.construcc ión ma %x10,000=mg/Kgr %x10,000=mg/Kgr si >2gr/K Comparación teórico % 0 HALL.Halloisita HALL NaOhHALL14P ohHALL14CN7Y ohHALL.Halloisita HALL NaOhHALL14P ohHALL14CN7Y oh- Microprobeta 50% Halloisita pura Indiana. EE.UU PF=0 Microprobeta 50% Halloisita pura con 1,5% sosa PF=0 Microprobeta 50% Halloisita con 14% c.portland PF=0 Microprobeta 50% Halloisita con 14% c.natural y 7% yeso PF=0 Microprobeta 50% Halloisita pura Indiana. EE.UU Microprobeta 50% Halloisita pura con 1,5% sosa Microprobeta 50% Halloisita con 14% c.portland Microprobeta 50% Halloisita con 14% c.natural y 7% yeso 0 100% Mon.Montmorillonita EE.UU PF=0 Microprobeta 50% Mon.Montmorillonita EE.UU PF=0 Microprobeta 50% Montmorillonita con 1,5% sosa PF=0 Microprobeta 50% Montmorillonita 14% c.portland PF=0 Microprobeta 50% Montmorillonita 14% c.Natural y 7% yeso PF=0 100% Mon.Montmorillonita EE.UU Microprobeta 50% Mon.Montmorillonita EE.UU Microprobeta 50% Montmorillonita con 1,5% sosa Microprobeta 50% Montmorillonita 14% c.portland Microprobeta 50% Montmorillonita 14% c.Natural y 7% yeso 0,00 0,00 0,00 0,00 14,44 14,47 18,56 18,82 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 10,29 5,15 5,40 7,67 7,83 4,35 4,93 6,85 5,48 3,72 4,22 5,58 4,45 0,47 0,11 0,57 3,34 1,79 0,42 0,105 0,54 3,08 1,65 0,65 0,65 4,39 4,98 6,88 6,21 3,76 4,26 5,60 5,04 0,71 0,34 0,40 1,19 1,69 0,64 0,32 0,36 1,10 1,09 4,47 10,66 11,87 12,18 3,82 9,11 9,67 9,89 0,71 0,34 0,40 2,38 1,62 0,64 0,32 0,36 2,20 1,09 8,86 16,29 18,75 18,39 7,58 14,03 15,27 14,93 1,43 0,67 1,15 3,57 3,30 1,28 0,64 0,74 3,30 2,17 83,84% 15,09% 12,91% 68,99% 63,96% 9,98% 0% -1% Mon Mon MON NaOhMON14P MON14CN7Y Mon Mon MON NaOhMON14P MON14CN7Y 0,75 0,00 0,35 69,94% 211,71% 213,61% -3% -1% 0,67 0 0,027 13,27% 77,64% 205,56% nº Muestra SiO2 en ClH SiO2 cooprecipitada recuperada con NaOH- SiO2 Total ataque ácido+alcali Incremento relativo micro con NaOH- M.P probeta experimental. 2ºanálisis Descripción nº L Ka Ka14P Ka NaOHKa14CN7y Microprobeta Caolinita 50%.PF=0 Microprobeta Caolinita 50%.14% C.Portland PF=0 Microprobeta Caolinita 50%.1,5% NaOH PF=0 Microprobeta Caolinita con Yeso y C.Natural PF=0 Microprobeta 50%Clorita PF=0 Microprobeta 50%Clorita con 1,5% sosa PF=0 Microprobeta 50% Clorita con 14% C.portland PF=0 Microprobeta 50%Clorita 14% C.Natural y 7%yeso PF=0 0 0,08 1,47 0,57 1,47 0,28 0,31 1,65 1,63 0,27 1,69 3,56 0,95 4,39 4,98 6,88 6,21 0,71 0,34 0,40 1,19 1,69 0,50 3,42 1,19 2,88 0,57 0,64 1,43 1,41 0,76 0,36 1,34 1,63 4,47 10,66 11,87 12,18 0,71 0,34 0,40 2,38 1,62 0,58 4,89 2,07 4,34 0,85 1,12 3,07 3,04 1,03 2,60 4,90 2,57 8,86 16,29 18,75 18,39 1,43 0,67 1,15 3,57 3,30 135,92% 259,43% 109,69% CL . Clorita CL NaOhCL14P ohCL14CN7Y' oh- 31,92% 174,04% -9,69% ILL.Illita ILL NaOhILL14P ohILL14CN7Y oh- Microprobeta 50% Illita EE.UU PF=0 Microprobeta 50% illita con 1,5% sosa PF=0 Microprobeta 50% illita con 14% c.portland PF=0 Microprobeta 50% illita con 14% c.natural y 7% yeso PF=0 0 Microprobeta 50% Halloisita pura Indiana. EE.UU PF=0 Microprobeta 50% Halloisita pura con 1,5% sosa PF=0 Microprobeta 50% Halloisita con 14% c.portland PF=0 Microprobeta 50% Halloisita con 14% c.natural y 7% yeso PF=0 0 100% Mon.Montmorillonita EE.UU PF=0 Microprobeta 50% Mon.Montmorillonita EE.UU PF=0 Microprobeta 50% Montmorillonita con 1,5% sosa PF=0 Microprobeta 50% Montmorillonita 14% c.portland PF=0 Microprobeta 50% Montmorillonita 14% c.Natural y 7% yeso PF=0 153,92% 88,11% 256,74% HALL.Halloisita HALL NaOhHALL14P ohHALL14CN7Y oh- 83,84% 15,09% 12,91% Mon Mon MON NaOhMON14P MON14CN7Y 69,94% 211,71% 213,61% Tabla 16 CUADRO RESUMEN SILICE SOLUBLE ARCILLAS GRUPO I, REFERENCIADAS PERDIDA AL FUEGO=0 Ka Ka50p Ka14P CL . Clorita CL14P ILL.Illita ILL14P Mon Ataque patrón NaOH 0,5M Ataque patrón NaOH 0,5M Ataque patrón NaOH 0,5M Ataque patrón NaOH 0,5M 1% SiO2 1% R2O3 1% Al2O3 1% Fe2O3 0,62 0,29 0,12 0,17 0,59 0,53 0,67 0,44 1 0,38 0,19 0,48 0,27 0,25 0,55 0,125 Ataq u e co n s o s a a las ar cillas Ataq u e con s os a a las ar cillas 1 0,7 0,9 0,8 0,7 fr acció n 0,6 Mon R2O3 Ka.R2O3 Cl R2O3 Ill R2O3 M on S i O2 K a.S i O2 0,6 0,5 f r acc ión so l u b l e S i O 2 0,4 s o lu b le 0,5 R2O3 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0,3 Cl S i o2 Ill S i O2 0,2 0,1 0 1 ar c illas 1 ar cillas Sílice soluble Estabilización incremento SiO2 20,00 18,00 16,00 14,00 12,00 % SiO2 Illitas Cloritas Kaolinitas Halloisitas Montmorillonitas 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 0 1 Tierra pura/ Se ha efectuado un análisis comparativo de los resultados de los componentes mayoritarios según el tipo de arcilla utilizada, y según el grado de estabilización empleado. De esta forma de dan valores de incremento relativo de los componentes respecto la mezcla arcillosa sin estabilizar. De ello podemos establecer los siguientes apartados y deducciones : 2 con NaOH/ 3 14P/ 4 14Cn7Y 5 Estabilización incremento SiO2 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 0 1 arcilla -Las arcillas puras en estado natural que poseen un porcentaje mayor de sílice soluble Halloisitas, el están en un orden parecido. Illitas Cloritas Kaolinitas Montmorillonitas % SiO2 2 NaOH 14P 3 14CN7Y 4 5 -El ataque alcalino y la acción defloculante de la sosa es máximo sobre las Montmorillonitas, Illitas y las Caolinitas, ya que multiplica por seis el contenido de SiO2. En las Cloritas se duplica. -El incremento de silice soluble posibilita la formación de fases resistentes SCH, lo cual se relaciona con el incremento de resistencia, tal como se demuestra en la gráfica inferior. Resistencias y fracción Soluble total 300 250 200 Kp/cm2 Ka CL . Clorita ILL.Illita 150 100 50 0 0 5 10 % SiO2+SO3+R2O3+MgO Solubles HALL.Halloisita Mon Polinómica (Ka) 15 20 25 30 35 40 En el estudio de las muestras estabilizadas con cemento portland se da un descenso remarcable de SiO2 en las Montmorillonitas del 16%. Éste valor es un 26% inferior al teórico de añadir a la arcilla con sosa el 14% de cemento portland lo cual significaría un incremento de SiO2 de 19.5% x14% = 2.73% respecto al peso total de la muestra. Esta falta de sílice soluble se da también en las Halloisitas (-25%) y en las Cloritas (-12%), tal como si se diera una insolubilización de este componente, punto que requiere una investigación específica, para su resolución, que excede a los límites de trabajo de esta Tesis. Estos datos se relacionan directamente con el bajo incremento de resistencias que se da en Montmorillonitas y Halloisitas con el cemento portland como estabilizante, de lo cual podría hacerse la hipótesis de que se forma una estructura floculada, tal como también indica la baja densidad que se alcanza en Mon14P. SiO2 Cristalizado e insolubilizado Comparación teórico Al % Incremento relativo Residu SO3. Incremento relativo Ca O Incremento relativo R2O3.Trivalentes Por gravimetría. Espectre absorció fotocolorimètrica. CUADRO RESUMEN PROBETAS DE ARCILLAS PURAS Suma solubles % Ka Ka NaOHKa14P Ka14CN7y respecto al total de SiO2 métode dos líquids 5,54% SO3 % 0,45 0,5 10,00% 84,33% 67,95% 0,98 7,532 0,00% 100,00% 100,00% % % 1,73 0,53 9,20 8,30 -226,42% 94,24% 93,61% % 0,60 0,81 2,13 1,37 % % Caolinita Cañada de V 1,05 1,31 6,30 10,46 0,04 1,628 1,3% 104,4% 3,19 1,56 CL . Clorita CL NaOhCL14P CL14P CL14CN7Y' 1,14 1,28 5,02 5,04 10,882 0,37 0,37 1,618 12,4% 12,4% 95,7% 0,51 0,62 2,98 2,98 1,69 17,74% 79,19% 79,19% 63,31% 0 0 0,98 0,98 7,532 0,00% 100,00% 100,00% 100,00% 1,54 1,56 8,60 8,60 8,11 1,28% 81,86% 81,86% 80,76% 0,63 0,66 1,06 1,08 1,66 ILL.Illita ILL NaOhILL14P ILL14P ILL14CN7Y Illita EE.UU Illita EE.UU 1,33 1,55 6,29 6,29 10,862 0,06 0,06 1,488 1,9% 1,9% 84,5% 0,45 0,56 3,23 3,23 1,76 19,64% 82,66% 82,66% 68,18% 0 0 0,98 0,98 7,532 0,00% 100,00% 100,00% 100,00% 0,71 0,98 7,82 7,82 7,87 27,55% 87,47% 87,47% 87,55% 0,88 0,99 2,08 2,08 1,57 HALL.Halloisita HALL NaOhHALL14P HALL14CN7Y 9,91 10,75 13,02 18,342 1,37 2,458 24,6% 55,2% 3,72 4,22 5,58 4,45 11,85% 24,37% 5,17% 0,98 7,532 0,00% 100,00% 100,00% 0,31 0,32 7,68 7,33 3,13% 95,83% 95,63% 6,19 6,53 6,46 6,36 Mon MON NaOhMON14P MON14CN7Y n.Montmorillonita EE 1,12 1,26 6 10,532 0,19 1,578 6,2% 95,6% 0,42 0,54 3 1,65 22,22% 82,47% 67,27% 0 0 0,98 7,532 0,00% 100,00% 100,00% 0,73 0,7 8 7,19 -4,29% 91,24% 90,26% 0,70 0,72 1,74 1,35 Componentes Trivalentes % RO3 Estabilización incremento RO3 6,00 Del análisis químico comparativo entre las muestras estabilizadas y sin estabilizar, y de los gráficos adjuntos, podemos deducir: - Las estructuras de las Halloisitas, son las que contienen mayor grado de elementos trivalentes solubles. Los aditivos y adicciones empleadas todas las arcillas estabilizadas con Yeso y Cemento Natural generan la transformación de este componente activo en fases ACH (aluminatos), SA (sulfoaluminatos) y FA (ferroaluminatos), por ello hay un descenso considerable de estos componentes. En la Halloisita se da además en la adicción de cemento portland. Estas fases aglomerantes no dan estructuras tan resistentes como las SCH (silicatos cálcicos), tal como muestran las resistencias obtendas con las mezclas 7Y14CN. 5,00 4,00 Illitas 3,00 Cloritas Kaolinitas Montmorillonitas 2,00 1,00 0,00 1 2 3 4 arcilla NaOH 14P 14CN7Y nº Muestra localización Nota.Datos geológicos R2O3.Trivalentes Por gravimetría. Espectre absorció fotocolorimètrica. sólo HCl R2O3.Trivalentes 2ºanálisis recuperación con sosa Incremento relativo Al2O3 1er análisis.Mon Al2O3 2do análisis Incremento relativo micro con NaOH- Fe2 O3 Incremento relativo micro con NaOH- M.P probeta experimental. nº L A l2O3+TiO2+Fe 2 O3 15-20%excelente. 1% de Fe Espectre absorció fotocolorimètrica. 0,14 o Ka Ka14P Ka NaOHKa14CN7y % Microprobeta Caolinita 50%.PF=0 Microprobeta Caolinita 50%.14% C.Portland PF=0 Microprobeta Caolinita 50%.1,5% NaOH PF=0 Microprobeta Caolinita con Yeso y C.Natural PF=0 dif.teórico 0,25 2,87 0,33 1,72 0,96 1,23 3,65 5,59 1,00 1,78 2,78 2,96 8,46 8,93 9,74 9,65 1,27 0,60 0,85 3,13 2,64 49% -5% 782,49% 29,97% 429,20% % 0,44 1,62 0,43 1,07 0,33 0,66 1,16 1,18 0,47 0,53 1,08 1,04 6,67 6,85 6,78 6,85 0,80 0,36 0,38 0,92 0,89 0,79 0,37 0,57 2,05 2,15 0,13 0,81 0,19 1,09 0,47 1,04 1,25 1,58 0,45 0,70 0,76 dif.teórico -23% -38% 276,29% 147,85% % 0,09 0,98 0,43 0,30 0,49 0,82 1,09 0,83 0,55 0,83 2,02 0,61 0,56 0,78 1,17 0,99 0,48 0,39 0,46 1,08 0,58 dif.teórico -1% -124% 126,20% 357,71% -30,55% 0,65 2,60 0,92 1,37 0,33 0,66 1,16 1,99 0,92 1,03 2,25 1,64 7,23 7,63 7,93 7,83 1,65 0,74 0,76 1,88 1,46 CL . Clorita CL NaOhCL14P CL14CN7Y' Microprobeta 50%Clorita PF=0 Microprobeta 50%Clorita con 1,5% sosa PF=0 Microprobeta 50% Clorita con 14% C.portland PF=0 Microprobeta 50%Clorita 14% C.Natural y 7%yeso PF=0 26% 51% 27,68% 197,42% 356,35% -28% -32% 122,06% 20,05% 51,13% -26,6% -28,3% 67,18% 32,58% 0,80% ILL.Illita ILL NaOhILL14P ILL14CN7Y Illita EE.UU Microprobeta 50% illita con 1,5% sosa PF=0 Microprobeta 50% illita con 14% c.portland PF=0 Microprobeta 50% illita con 14% c.natural y 7% yeso PF=0 -5% -10% 12,82% 118,06% 59,17% 0% -52% 13,20% 104,33% 95,62% 59% -76% 51,45% 143,89% -26,85% H HALL.Halloisita HALL NaOhHALL14P HALL14CN7Y Microprobeta 50% Halloisita pura Indiana. EE.UU PF=0 Microprobeta 50% Halloisita pura con 1,5% sosa PF=0 Microprobeta 50% Halloisita con 14% c.portland PF=0 Microprobeta 50% Halloisita con 14% c.natural y 7% yeso PF=0 -11% -16% 5,53% 3,90% 2,62% -9% -15% 2,66% -1,07% -0,04% -15% -4% 39,63% 48,91% 25,80% Mon Mon MON NaOhMON14P MON14CN7Y Mon.Montmorillonita EE.UU Mon.Montmorillonita EE.UU Microprobeta 50% Montmorillonita con 1,5% sosa PF=0 Microprobeta 50% Montmorillonita 14% c.portland PF=0 Microprobeta 50% Montmorillonita 14% c.Natural y 7% yeso PF=0 37% 12% 3,13% 147,61% 92,44% 45% 25% 6,16% 141,92% 133,78% 7% -21% 16,78% 137,75% 26,23% - Tal como ocurría con la sílice soluble hay una cierta transformación en las fases aglomerantes que genera una insolubilización en medio ácido de los componentes trivalentes (ver tabla pag.siguiente). % Ka Ka NaOh Ka14Cp Ka14Cn7Y Cl Cl NaOh Cl14p Cl14Cn7Y ill ill Na Oh ill 14p ill 14Cn 7Y Hall Hall NaOh Hall 14p Hall 14Cn 7Y Mon Mon NaOh Mon14p Mon 14Cn 7Y SiO2 0,45 SO3 0,00 0,00 9,20 8,30 1,54 1,56 8,60 8,11 0,71 0,98 7,82 7,87 0,31 0,32 7,68 7,33 39,52 35,57 62,35 70,54 R2O3 incremento real incremento teórico 0,60 0,00 falta R2O3 falta R2O3 0,81 26% diferencias con la tierra 2,13 1,37 0,63 0,66 1,06 1,08 0,88 0,99 2,08 1,57 6,19 6,53 6,46 6,36 0,70 0,72 1,74 1,35 62% 41% 0,00 5% 38% 39% 0,00 11% 52% 37% 0,00 5% -1% -3% 0,00 3% 59% 47% 1,57 2,17 0,56 -0,80 6,9% R2O3 en 14CP 11,2% de R2O3 en 14CN falta R2O3 % 0,97% 1,57% 18% -51% 3,19 1,56 0,51 0,62 2,98 1,69 0,45 0,56 3,23 1,76 3,72 4,22 5,58 4,45 0,42 0,54 3,08 1,65 0,01 -1,17 1,63 2,23 -0,57 -1,15 -0,26 -1,66 -19% -68% 1,96 2,56 0,12 -0,99 0,05 -1,53 4% -56% 7,50 8,10 -1,04 -1,74 -0,87 -2,50 -19% -39% 1,69 2,29 0,05 -0,94 -0,07 -1,62 2% -57% - La falta de porcentaje en peso obtenido del análisis del contenido de elementos trivalentes en las mezclas, respecto al resultado teórico de sumar los trivalentes de la arcilla pura con sosa y la cantidad contenida en el estabilizante empleado, es máxima en todas las estabilizaciones con yeso y cemento natural, alrededor de un 50-60%. También hay una perdida del 19% en las Halloisitas y Cloritas estabilizadas con cemento portland. En Caolinitas y en Illitas con cemento incluso se aumenta el porcentaje. R2O3.Trivalentes Por gravimetría. Espectre absorció fotocolorimètrica. CA P42,5 PLS CNR8 Incremento relativo Al2O3 Incremento relativo Fe2 O3 % Incremento relativo Calç en pols 2100 Ciment Portland 7,08 Pols de totxo triturat Cemento Natural Collet 11,32 CUADRO RESUMEN PROBETAS DE ARCILLAS PURAS Ciment Portland Cemento Natural Collet 0,9912 1,5848 % dif.teórico 4,7 9,1 2,2 2,1 P42,5 14%CNR8 0,14 0,658 1,274 % 0,41 25,93% 0,3288 -1,0248 61,97% 40,88% 0,43 1,33 1,07 0,242 -0,634 4,65% 67,67% 59,81% dif.teórico 0,308 0,294 % 0,20 0,38 0,80 0,30 0,112 -0,374 47,37% 52,50% -26,67% dif.teórico Ka Ka NaOHKa14P Ka14CN7y Caolinita Cañada de V 0,60 0,81 2,13 1,37 CL . Clorita CL NaOhCL14P CL14P CL14CN7Y' 0,63 0,66 1,06 1,08 1,66 -0,5712 -0,5848 4,55% 37,74% 38,89% 60,24% 0,63 0,66 1,06 1,06 1,08 -0,258 -0,854 4,55% 37,74% 37,74% 38,89% 0,59 0,60 0,99 0,99 0,58 0,082 -0,314 1,67% 39,39% 39,39% -3,45% ILL.Illita ILL NaOhILL14P ILL14P ILL14CN7Y Illita EE.UU Illita EE.UU 0,88 0,99 2,08 2,08 1,57 0,0988 -1,0048 11,11% 52,40% 52,40% 36,94% 0,45 0,46 1 1 0,99 -0,118 -0,744 2,17% 54,00% 54,00% 53,54% 0,43 0,53 1,08 1,08 0,58 0,242 -0,244 18,87% 50,93% 50,93% 8,62% HALL.Halloisita HALL NaOhHALL14P HALL14CN7Y 6,19 6,53 6,46 6,36 -1,0612 -1,7548 5,21% -1,08% -2,67% 5,71 5,86 5,52 5,56 -0,998 -1,574 2,56% -6,16% -5,40% 0,48 0,67 0,95 0,8 -0,028 -0,164 28,36% 29,47% 16,25% Mon MON NaOhMON14P MON14CN7Y n.Montmorillonita EE 0,70 0,72 1,74 1,35 0,03 -0,95 2,78% 58,62% 46,67% 0,34 0,36 0,85 0,82 -0,17 -0,81 5,56% 57,65% 56,10% 0,37 0,36 0,89 0,53 0,22 -0,12 -2,78% 59,55% 32,08% M.e.q Capacidad de cambio catiónico Se determinará la capacidad de intercambio del catión Ca++, ya que es el más frecuente en los procesos de estabilización química, y debido a su alcalinidad tiene una capacidad mayor de desplazar a otros cationes unidos débilmente en las capas más externas de las arcillas. nº Muestra Ca O 1er análisis.Mon. Incremento relativo micro con NaOH- Ca O 2do análisis M M.P probeta experimental. Descripción nº L CA CEMI 42,5 CEM I 52,5/SR CEM I 52,5/SR Z Y Y CNR9 CNR9 Cal en polvo Cemento Portland 0 Cemento Portland Molins PF=0 Cenizas Central Térmica Cercs Yeso /Sulfato de cal semihidrato PF=0 Yeso /Sulfato de cal semihidrato PFTºCambiente Cemento Natural Collet Cemento Natural Collet PF=0 95,00 60,97 64,64 62,83 7,63 0,00 0,00 52,44 60,33 7,82 0,00 6,98 % dif.teórico 25% -28% 1766,24% -67,84% 1469,78% 0,29 10,02 0,69 8,72 0,94 1,99 9,33 11,40 0,54 1,60 9,52 13,49 0,42 0,69 11,58 11,67 0,45 0,21 0,30 8,88 8,69 dif.teórico 12% -48% 14%CEM I 52,5/SR 7%Y 14%CNR8 Cemento Portland Molins PF=0 Yeso /Sulfato de cal semihidrato PF=0 Cemento Natural Collet PF=0 Ka Ka14P Ka NaOHKa14CN7y Microprobeta Caolinita 50%.PF=0 Microprobeta Caolinita 50%.14% C.Portland PF=0 Microprobeta Caolinita 50%.1,5% NaOH PF=0 Microprobeta Caolinita con Yeso y C.Natural PF=0 Microprobeta 50%Clorita PF=0 Microprobeta 50%Clorita con 1,5% sosa PF=0 Microprobeta 50% Clorita con 14% C.portland PF=0 Microprobeta 50%Clorita 14% C.Natural y 7%yeso PF=0 0 1,87 11,24 0,60 9,45 0,80 1,56 9,44 8,89 0,74 1,02 8,47 8,24 0,36 0,37 9,43 9,03 1,72 0,77 0,74 8,65 7,80 CL . Clorita CL NaOhCL14P ohCL14CN7Y' oh- -2% -49% 94,13% 505,41% 469,91% -8% -20% ILL.Illita ILL NaOhILL14P ohILL14CN7Y oh- Microprobeta 50% Illita EE.UU PF=0 Microprobeta 50% illita con 1,5% sosa PF=0 Microprobeta 50% illita con 14% c.portland PF=0 Microprobeta 50% illita con 14% c.natural y 7% yeso PF=0 0 Microprobeta 50% Halloisita pura Indiana. EE.UU PF=0 Microprobeta 50% Halloisita pura con 1,5% sosa PF=0 Microprobeta 50% Halloisita con 14% c.portland PF=0 Microprobeta 50% Halloisita con 14% c.natural y 7% yeso PF=0 0 100% Mon.Montmorillonita EE.UU PF=0 Microprobeta 50% Mon.Montmorillonita EE.UU PF=0 Microprobeta 50% Montmorillonita con 1,5% sosa PF=0 Microprobeta 50% Montmorillonita 14% c.portland PF=0 Microprobeta 50% Montmorillonita 14% c.Natural y 7% yeso PF=0 -7% -49% 38,42% 728,19% 706,00% -1% 4% HALL.Halloisita HALL NaOhHALL14P ohHALL14CN7Y oh- 10% -40% 3,26% 2420,53% 2313,37% 24% -11% Mon Mon MON NaOhMON14P MON14CN7Y -2% -54% -3,86% 1069,49% 954,22% 6% -34% mg/Kgr a partir de 5gr/100ml. ph.7 acetato amónico. y/o 5grs (negrita) con ataque ClH 10% por absorción atòmica aunque da mayor variabilidad de los resultados.Caro nº MgO 0,7% es bueno Na2O bajo bajo K2O Ka Ka14P Ka NaOHKa14CN7y CL . Clorita CL NaOhCL14P ohL14CN7Y' ohILL.Illita ILL NaOhILL14P ohLL14CN7Y ohHALL.Halloisita HALL NaOhHALL14P ohALL14CN7Y ohMon MON NaOhMON14P MON14CN7Y % 0,08 0,20 0,06 0,40 0,05 0,09 0,27 0,18 0,09 0,11 0,28 0,27 0,01 0,01 0,28 0,15 0,20 0,21 0,38 0,39 dif.teórico -19% 0% 252,08% -29,19% 601,66% % 0,26 1,4 % 0,15 0,07 1% -147% 91,64% 205,05% 94,89% 0,02 0,02 0,07 0,18 59% -68% 24,38% 145,32% 137,23% 0,02 0,02 0,07 0,18 96% -140% 0,04% 2315,51% 1164,30% 0,02 0,02 0,07 0,18 -4% -42% 5,54% 79,30% 84,75% 0,02 0,02 0,07 0,18 Estabilización incremento OCa 16,00 14,00 12,00 10,00 Illitas 8,00 Cloritas Kaolinitas 6,00 Halloisitas Montmorillonitas 4,00 2,00 0,00 0 -2,00 1 Arcilla pura 2 NaOH 3 14P 4 14Cn7y 5 De aquí podemos extraer dos datos interesantes, el tipo de arcillas presentes ( ver tabla anexa m.e.q de intercambio de las arcillas) y la cantidad de Ca++ que retiene la arcilla y la posible materia orgánica presente, con lo cual podremos evaluar el % más adecuado para la estabilización de la Tierra. En los análisis de las mezclas podemos observar que en las Caolinitas estabilizadas con sosa hay un destacable descenso de cal, seguramente debido a la formación de fases SCH. La estabilización con cemento hace aumentar de forma homogénea el porcentaje de O Ca en todas las mezclas, aunque hay una absorción o transformación del OCa en orden al 2% del peso total, lo que representa una cuarta parte.Cuando estabilizamos con yeso y cemento natural se produce el mismo efecto, aunque un 0.5% menos en Halloisitas e Illitas. La presencia de cationes de magnesio Mg++ en las mezclas estabilizadas, es inferior a la que teóricamente debería haber, al sumar el contenido de la arcilla con sosa y el contenido de Mg del cemento. En las estabilizaciones con cemento Pórtland los análisis dan diferencias del 30%, siendo más del 80% cuando se utiliza cemento natural. Esto se explica por el desplazamiento que produce el magnesio sobre cationes con un potencial menor, como el sodio, contenidos en una parte de la estructura de las arcillas inalterable al ataque ácido del análisis. Determinación de los Sulfatos. Los sulfatos son sales del ácido sulfúrico (H2SO4), y su presencia se detecta mediante la determinación del radical SO3 o trióxido de azufre, en el material tierra. Su presencia en porcentajes elevados compromete la durabilidad de la tierra estabilizada (Sherwood ref. cruzada). El Sulfato de cálcio CaSO4.2H2O y el magnésico MgSO4 son los más abundantes. Las últimas conclusiones sobre patologías de sulfato en la bibliografía internacional 18 22 dan las siguientes condiciones como condicionantes para la formación de Ettringita (trisulfoaluminato cálcico) y/o monosulfato secundarios expansivos, y/o la variante isomorfa de las Taumasitas(<5ºC, con árido calcáreo y dolomías, y más de un 10% Mgso4),las cuales, además, reblandecen la matriz cementante con la consecuente perdida de resistencia: -El aporte intrínseco o extrínseco de sulfato en tierras estabilizadas con cemento Pórtland con C3A>5% (aluminato tricálcico), con una relación SO3 /cemento >0.040. -Una humedad relativa Hr>60%, y/o que exista microfisuración debida a un curado deficiente, expasividad de las arcillas, movimientos hidrotérmicos, o estados tensionales límite. -La no-existencia de efecto puzolánico o de cementos resistentes a sulfatos. Las adiciones activas generan una disminución del pH, con lo que disminuye la solubilidad de la fase C4AH19, redisolviéndose y repartiendo las tensiones generadas por la expansividad sulfoaluminatos. Para la determinación cuantitativa de los sulfatos presentes se utiliza la UNE-370-75 y la UNE 7131, en las cuales se diferencia el tiempo de incineración adoptado. El método dado por la UNE 7-369-75 es demasiado laborioso, a la vez que no es cuantitativo. La metodología que se utiliza es la siguiente: -Se toma una porción de 5±0.1 g de muestra representativa de la arcilla pura, previamente desecada a peso constante a 104º C. - Se pesa la muestra y se introduce en un matraz, poco a poco, añadiendo agua destilada hasta completar un volumen de unos 100 cm3, y se añaden 10 cm3 de ácido clorhídrico 0.05 N ( dilución en volumen 10% HCl). -La mezcla se mantiene durante 24 h a una temperatura entre 60 y 80 ºC, aunque se puede acelerar el ataque mediante 1 minuto de ebullición. - Se pasa por filtro de banda ancha, y se lava con agua destilada caliente, para eliminar las trazas de ácido, lo cual se comprueba con papel tornasol. Recerca sobre les causes de degradació d’Aglomerants aplicats a les façanes-solucions per a establir un control previ a les situacions de risc de despreniments. Aut. Dr.F.Gomà. UPC.Lab.Recerca química Barcelona 1999. 22 -El filtrado se hierve y se añade simultáneamente a una solución en ebullición de cloruro de bario al 10 % (previamente disuelta en 50 cm3 de agua), que se va tirando gota a gota sobre el líquido caliente hasta que deje de precipitar. - La solución se mantiene justo por debajo del punto de ebullición durante una hora cubriendo el matraz con un vidrio de reloj. Pasado este período de tiempo se vuelve a tirar algunas gotas de la disolución de cloruro de bario para comprobar que ha precipitado todo. También lo podemos efectuar dejando la disolución 24 horas en reposo, más un agitado de un minuto antes del filtrado. -Lo que ha quedado en suspensión se filtra a través de un filtro Whatman nº 40 o Schleider, banda azul. -El precipitado que queda en el papel de filtro, se lava unas diez veces con agua caliente, hasta que el agua de lavado no da precipitados en una solución R.A. de nitrato de plata. -El papel de filtro húmedo se coloca en un gresol tarado ( al rojo 1000ºC de 15 a 30’) y seco (10’ en el desecador con sulfúrico). -Se coloca la muestra en una mufla a 650ºC para carbonizar lentamente el filtro, y así evitar que el papel se encienda y esparza los sulfatos. Seguidamente se aumenta la temperatura hasta que el gresol tome un color rojo débil y los elementos volátiles sean expulsados. Esto supone un período de media hora a 950ºC. -Posteriormente se enfría en un desecador y se pesa el contenido. El resultado se expresa en tanto por ciento respecto al peso de la muestra seca inicial. nº Muestra Residuo SO3. SO4- = nº Estabilizantes r.so3x1,2 max.Hormigón 2,3gr/Kgr si >2gr/Kgr. utilizar cementos es CA CEMI 42,5 CEM I 52,5/SR CEM I 52,5/SR Z Y Y CNR9 CNR9 El porcentaje es respecto a las arcillas y arena. 14%CEM I 52,5/SR 7%Y 14%CNR8 Cal en polvo Cemento Portland Cemento Portland Molins PF=0 Cemento Portland Molins.TºC ambiente Cenizas Central Térmica Cercs Yeso /Sulfato de cal semihidrato PF=0 Yeso /Sulfato de cal semihidrato PFTºCambiente Cemento Natural Collet Cemento Natural Collet PF=0 Cemento Portland Molins PF=0 Yeso /Sulfato de cal semihidrato PF=0 Cemento Natural Collet PF=0 Composición Microprobeta GrupoI Caolinita Cañada de Verich.PF=0 total insoluble Caolinita Cañada de Verich.PF=0 fracción soluble Caolinita Cañada de Verich Microprobeta Caolinita 50%.PF=0 Microprobeta Caolinita 50%.14% C.Portland PF=0 Microprobeta Caolinita 50%.1,5% NaOH PF=0 Microprobeta Caolinita con Yeso y C.Natural PF=0 Caolinita con sosa Caolinita con Portland Caolinita con Yeso y C.Natural Clorita Collcerola.Barcelona Microprobeta 50%Clorita PF=0 Microprobeta 50%Clorita con 1,5% sosa PF=0 Microprobeta 50% Clorita con 14% C.portland PF=0 Microprobeta 50%Clorita con 1,5% sosa Microprobeta 50% Clorita con 14% C.portland Microprobeta 50%Clorita 14% C.Natural y 7%yeso PF=0 Microprobeta 50%Clorita 14% C.Natural y 7%yeso Microprobeta 50% illita con 14% c.portland PF=0 Microprobeta 50% illita con 14% c.natural y 7% yeso PF=0 Microprobeta 50% illita con 14% c.portland Microprobeta 50% illita con 1,5% sosa Microprobeta 50% illita con 14% c.natural y 7% yeso 3,01 2,71 2,63 2,39 99,00 48,60 3,27 3,76 0,33 5,73 0,43 SO3 % 0,48 0,49 0,41 0,22 0,55 0,26 6,39 0,20 0,54 6,42 0,02 0,01 0,01 0,34 0,01 0,33 6,77 6,22 0,33 6,16 0,31 0,00 5,89 0,40 7,59 0,33 6,16 0,33 6,16 Código Ka Ka Ka Ka Ka14P Ka NaOHKa14CN7y Ka NaOHKa14P Ka14CN7y CL . Clorita CL . Clorita CL NaOhCL14P ohCL NaOhCL14P ohCL14CN7Y' ohCL14CN7Y' oh- ILL14P ohILL14CN7Y ohILL14P ohILL NaOhILL14CN7Y oh- HALL14P ohHALL14CN7Y ohHALL14P ohHALL14CN7Y oh- Microprobeta 50% Halloisita con 14% c.portland Microprobeta 50% Halloisita con 14% c.natural y 7% yeso Microprobeta 50% Halloisita con 14% c.portland Microprobeta 50% Halloisita con 14% c.natural y 7% yeso Microprobeta 50% Montmorillonita 14% c.portland PF=0 MON14P MON14CN7Y Microprobeta 50% Montmorillonita 14% c.Natural y 7% yeso PF=0 Parámetros fundamentales de las arcillas puras del Grupo I. Las caolinitas se revelaban en los Antecedentes23 como un mineral poco sensible a la cal comparadas con las montmorillonitas, en las cuales es altísima. La formación de silicatos y aluminatos cálcicos es lenta, debido a la dificultad de entrar y deshacer los puentes de hidrógeno existentes entre la capa de Gibsita y de silicio, y aparecen en fase amorfa o mal cristalizados, lo cual explica que no sean detectados por DRX. A pesar de ello las Illitas aún reaccionan más difícilmente debido a la presencia de iones K+ no intercambiables que continúan manteniendo las uniones. La cal reacciona sobre las arcillas debido al intercambio catiónico, con el Ca++, que se origina en las uniones de las últimas capas cristalinas, empezando por el Na+, y siguiendo con toda la serie de Hoffmeister.Ésta reduce la plasticidad y la variabilidad volumétrica. Entre éstas destaca la obtención masiva de SiO2 soluble de las capas Tetraédricas de la Montmorillonita, debido a su estructura en capas triples unidas débilmente y en las que se presenta un gran número de substituciones. Código CEM I 52,5/SR CNR8 Ka Ka NaOh Ka 14P Ka14Cn7Y Cl Cl NaOh Cl14p Cl14Cn7Y ill ill Na Oh ill 14p ill 14Cn 7Y Hall Hall NaOh Hall 14p Hall 14Cn 7Y Hall 14p Hall 14Cn 7Y Mon Mon NaOh Mon14p Mon 14Cn 7Y Max-A Max-A Max-A Max-A Max-A Max-A Max-A Max-A Max-A Max-A Max-A Max-A Max-A Max-A Max-A Max-A Max-A Max-A Max-A Max-A Max-A Max-A Raw data OCa R2O3 SiO2 21,00 64,64 4,60 18,99 60,33 9,00 0,58 0,29 0,25 2,07 0,69 0,33 4,89 10,02 4,34 8,72 0,85 0,94 1,12 1,99 3,07 9,33 3,04 11,40 1,03 0,54 2,60 1,60 4,90 9,52 2,57 13,49 8,86 0,42 16,29 0,69 18,75 11,58 18,39 11,67 18,75 11,58 18,39 11,67 0,67 0,21 1,15 0,30 3,57 3,30 8,88 8,69 2,87 1,72 0,96 1,23 3,65 5,59 1,00 1,78 2,78 2,96 8,46 8,93 9,74 9,65 9,74 9,65 0,60 0,85 3,13 2,64 mg/Kgr X-Plot Y-Plot value value 12,55 23,27 15,71 21,51 36,32 51,83 33,12 67,21 22,42 27,49 19,75 29,37 37,79 30,87 24,21 26,63 44,25 38,61 22,82 16,74 54,48 49,43 35,78 35,59 35,78 35,59 47,34 46,33 30,93 25,85 19,15 15,19 40,04 43,55 28,49 13,53 49,95 62,89 46,79 46,31 46,79 46,31 45,39 49,94 Normalised data %A %B %C 23,27 71,63 5,10 21,51 68,30 10,19 51,83 25,65 22,51 67,21 22,23 10,56 27,49 29,37 30,93 25,85 19,15 15,19 40,04 43,55 28,49 13,53 49,95 62,89 46,79 46,31 46,79 46,31 45,39 49,94 22,93 22,58 56,36 58,98 34,16 45,92 58,14 56,90 20,97 26,74 55,34 70,91 2,39 2,65 28,90 29,39 28,90 29,39 14,18 13,25 56,98 59,38 16,15 11,64 34,91 28,24 22,71 27,91 38,98 29,70 16,18 15,55 47,66 34,46 24,31 24,30 24,31 24,30 40,43 36,81 20,08 18,04 23,66 22,93 22,00 22,58 SiO2% 100%SiO2 0% 95 5 Mon Ill 10 90 Cl 15 rtland 80 85 Cementos 20 Ka 25 75 Hall 30 70 KaNaOH 65 35 HallNaOH 40 60 45 55 Ka Mon Hall14P Hall14C7y ill NaOHh 50 50 Hall 45 Mo 55 40 ill Cl Ka14Cn7y 60 65 35 30 ill 14p Ka14P Mon14P 70 Cl NaOh8 75 25 CNR8 20 CEM 52,5/AR Mon14Cn7y Cl14Pp 80 15 Cl14Cn7 ill 14 Cn 85 10 90 5 0% 5 5 95 OCa % 0 90 0 75 0 0 0 60 0 55 0 0 45 0 40 0 35 0 30 0 25 0 0 15 0 0 R2O3 % 100%R2O3 85 80 70 65 50 20 10 0 Gráfico 3 Diagrama Ternario de las fases solubles de la s Series del Grupo I de arcillas puras. Correlación entre Fracciones Solubles y resistencia Tal como ya se ha apuntado en esta Tesis, es básico demostrar como afectan proporcionalmente las fracciones solubles de las arcillas a su resistencia. Para ello hemos efectuado varias gráficas que expresan la tendencia individual de cada arcilla y la tendencia general media de todas en conjunto. En el eje de abcisas se han situado, en todas ellas, las resistencias medias obtenidas a compresión. En las ordenadas los porcentajes de las fracciones solubles. La gráfica inferior muestra el resultado del considerar todas las fracciones solubles en conjunto (SiO2+R2O3+SO3+MgO+Na2O+K2O+CaO) respecto a las resistencias. Por una parte destaca la curva casi plana de las Halloisitas, que a pesar de ser la que posee un mayor porcentaje de elementos solubles, su aumento progresivo con la estabilización no incrementa la resistencia, con lo cual nos decide a apartarlas del método sintético que se va mostrando. La otra consideración importante sería observar como el gran porcentaje de elementos solubles de las microprobetas estabilizadas con cemento natural y yeso, no se correlacionan con la tendencia mostrada por las estabilizaciones con cemento. Resistencias y fracción Soluble total 300 250 Ka 200 Kp/cm2 CL . Clorita 150 100 50 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 % SiO2+SO3+R2O3+MgO Solubles ILL.Illita HALL.Halloisita Mon Polinómica (Ka) Así elaboramos el gráfico sin Halloisitas y estudiamos la tendencia resultante. Ka CL . Clorita Resistencias y fracción Soluble total 300 ILL.Illita 250 Mon 200 todas sinCnY Kp/cm2 y = 19,023x + 36,199 Polinómica (Ka) Lineal (todas sinCnY) 150 100 50 0 0 5 10 % SiO2+SO3+R2O3+MgO +Na2O+K2O Solubles 15 Ka CL . Clorita ILL.Illita Mon Todas sin CnY Polinómica (Ka) Polinómica (Todas sin CnY) Resistencias -R2O3 300 250 200 y = -12,798x2 + 86,686x + 25,231 Kp/cm2 150 100 50 0 0 1 2 3 4 5 % R2O3 Solubles Ka CL . Clorita ILL.Illita Mon 200 Todas sin CnY Polinómica (Ka) Polinómica (Todas sin CnY) Resistencias -SiO2+R2O3 300 250 y = 2,1363x + 1,5485x + 64,414 2 Kp/cm2 150 100 50 0 0 5 % SiO2+R2O3 Solubles 10 Ka Resistencias y fracción Soluble total CL . Clorita 300 250 y = 7,5699x + 50,785 ILL.Illita Mon 200 Kp/cm2 Todas 150 100 Lineal (Todas) 50 0 0 5 10 15 20 25 % SiO2+SO3+R2O3+MgO+K2O+Na2O+CaO Solubles Ka CL . Clorita 300 ILL.Illita Mon Todas 250 Resistencias -SiO2 200 y = 31,148x + 36,812 Kp/cm2 Polinómica (Ka) Lineal (Todas ) 150 100 50 0 0 1 2 3 4 5 % SiO2 Solubles Gráfico 4 Relación entre Resistencia a compresión de las series de microprobetas Grupo I con los contenidos porcentuales de las fracciones solubles analizadas. Valor real 180,37 105,01 247,1 206,72 Ka14p Cl14p ill 14p Mon 14P SiO2 4,89 3,07 4,90 3,57 SiO2+R2O3 7,76 6,72 7,68 6,70 SiO2+R2O3+SO3+MgO+Na2O+K2O SiO2+R2O3+SO3+MgO+Na2O+K2O+CaO 9,98 7,42 8,38 7,50 19,99 16,76 17,89 16,38 En esta tabla se dan los valores usados en la gráfica anterior, producto de sumar parcial y totalmente todos los resultados de los análisis químicos efectuados sobre las microprobetas de arcillas puras. Para determinar la desviación de la curva tendencia media, respecto a los valores reales de las microprobetas, usamos los valores más característicos de las muestras estabilizadas con cemento Pórtland. A continuación se exponen los resultados de comparar los valores reales de resistencia a compresión, dados ya en la primera columna, con los de las respectivas ecuaciones de tendencia, procedentes de las gráficas. media Total solubles con OCa+SiO2 Ka14p Cl14p ill 14p Mon 14P 203,7 150,3 196,0 158,5 _X Total solubles sin CaO Ka14p Cl14p ill 14p Mon 14P 111,16 83,52 111,34 91,61 _X variación% -13% -43% 21% 23% -3% variación% 38% 20% 55% 56% 42% Total solubles con CaO 202,96 178,34 186,99 175,49 _X Total solubles con CaO 202,96 178,34 186,99 175,49 _X variación% -13% -70% 24% 15% -11% variación% -13% -70% 24% 15% -11% valor graf.SiO2+R2O2 376,65 314,43 371,89 313,48 _X Solubles sin CaO 225,80 177,20 195,38 178,69 _X variación% -109% -199% -51% -52% -103% variación% -25% -69% 21% 14% -15% valor graf.SiO2 204,35 122,30 205,04 141,42 _X y = 5,3423x2 + 2,7991x + 6 valor graf.SiO2 122,12 89,04 122,39 96,78 _X con curva de tendencia sin considerar las micro CnY con curva de tendencia sin considerar la De ello, se extrae que las gráficas con menor desviación de resultados son la del SiO2 (∂=5%) y por otro lado la del sumatorio de todos los componentes solubles (SiO2+ R2O3+ SO3 +MgO +Na2O +K2O +CaO). La media entre las dos ecuaciones de tendencia, da una desviación menor del 3%. en exceso. La no-consideración de los sulfatos reduce las desviaciones de resultados de las probetas con CnY del resto. De lo cual obtiene la siguiente gráfica, donde, además, aparece una curva secundaria de tendencia sí se prescinden de los datos de las cloritas. Ka 300 Resistencias y fracción Soluble total CL . Clorita 250 ILL.Illita Mon Kp/cm2 200 150 100 50 0 0 2 4 6 8 10 12 14 % SiO2+ 50%Solubles (R2O3+MgO+K2O+Na2O+CaO) y = 11,424x + 69,953 y = 10,652x + 55,324 Todas Ka+Ill+Mon Lineal (Todas) Lineal (Ka+Ill+Mon) Como conclusión de éste apartado se puede afirmar que el porcentaje de SiO2 presente es directamente proporcional a la resistencia de la microprobetas según: σ + =10.65 *(% SiO2+ 50%Solubles (R2O3+MgO+K2O+Na2O+CaO))+55.3 ±3% Kp/cm2 o bien la expresión más sencilla y práctica: σ + =31,2*( % SiO2 soluble) + 37 ±5% Kp/cm2 Correlación entre Absorción y Fracciones Solubles En el proceso de endurecimiento de las arcillas estabilizadas, se reestructuran sus capas y uniones, debido a la interacción con el agua, el curado, los áridos estándar, los aditivos, las adiciones y los estabilizantes, lo cual también genera un cambio en las condiciones de absorción. El tamaño y disposición de los poros disminuye, favorecido por el crecimiento de cristales de silicato, aluminato o sulfoaluminatos. Éste cambio de las condiciones ya lo hemos podido observar en el punto dedicado a la durabilidad, pero sí que ahora lo relacionamos con la tenencia de SiO2. En la gráfica inferior se deduce una relación inversamente proporcional entre el porcentaje de absorción y la tenencia de silice soluble. La tendencia es exponencial según la expresión y = 1,9.x-0,37. Absorción-SiO2% Absorción 48h Ka14Cn7y 5,00 4,50 4,00 SiO2 y = 1,9x-0,29 ill14p Ka14p 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 5,00% 15,00% 25,00% 35,00% 45,00% Cl14Cn7y Absorción a 1' y = 1,9x -0,37 ill14Cn7y Potencial (Absorción 48h) Potencial (Absorción a 1') Absorción Nótese que en la zona comprendida en el 15% de Absorción coinciden, con diferentes contenidos de SiO2, Illitas, Caolinitas y Cloritas, estabilizadas con cemento Pórtland, y la Caolinita con cemento natural y yeso. Ello quiere decir que las diferentes interacciones químicas que tienen lugar en los diversos procesos de estabilización pueden llegar a darnos propiedades muy similares. Hipótesis final de aglomeración en función del contenido de las diversas especies de arcillas y de los diversos estados de hidratación del material “Tierra”. A partir de la lectura de los Antecedentes y de la Fase experimental del Grupo I, se considera los diversos contenidos de especies minerales y los estados de hidratación, derivados de las diferentes maneras de trabajar con la tierra. (Tapial-BTC y AdobeHormigones de Tierra). A posteriori, ésta será verificada experimentalmente, para establecer un método de estabilización científico, que incremente la calidad y prestaciones del material” Tierra”. Suponemos un contenido homogéneo de las más comunes, y que probablemente estarán presentes en nuestro trabajo como arquitectos con tierra, de las cuales es posible identificar a partir de diagramas ATD y RX. ¡Error! Marcador no definido. : arcillas del grupo de las Esmectitas (Montmorillonita, Saponita,Beidellita,Fe-Montmorillonita,Fe-Saponita, Nontronita, esmectitas-vermiculitas intermedias, Al-esmectitas, Al-vermiculitas), las Vermiculitas; el grupo de las Kanditas (Caolinita-Nacrita-Dickita(parcialmente), el grupo de las “Mica-like clay” e Illlitas con un pic de identificación de 10Å; las Cloritas( Mg,Al,Fe),con una dimensión interlaminar de 14 Å; la Sepiolita, las Halloysitas, Pirofilita y el Talco; y algunas partículas de carbonato cálcico. Por tal de determinar lo que puede suceder entre los componentes diferenciaremos varias categorías de interacción: 1.1- La Saponita y la Montmorillonita del grupo de las esmectitas, que debido al pequeño tamaño <0.01µ y su constitución mineralógica, poseen una gran capacidad de intercambio catiónico (80-160 meq. 6x1023x10-3 cationes), la capacidad de adsorción de agua interlaminar que provoca la disociación en láminas cristalinas de 100Åx10Å, al tener deficiencia de catión en la capa octaédrica, y mucho más en la Saponita donde existen mayores sustituciones de Mg++ por Al+3 (deficiencia -) 1.2- Otras partículas de alta adsorción del agua, como es el caso de la Halloysita, que aunque tenga características de estructura química parecidas a la Illita (10-40 m.e.q.), la estructura física es diferente, pertenece a la serie isomórfica de las hojas triples dioctaédricas de la Pirofilita, como la Caolinita o la Montmorillonita, incluso algunos autores 23 la incluyen en el grupo de las caolinitas. Pero sus cristales se agrupan en forma tubular, lo que da capacidad para una alta adsorción de agua interlaminar através de los cationes y grupos OH- de la capa octaédrica, con un tamaño parecido a la Caolinita de ≅ 1µ posee una capacidad de intercambio 20 veces superior debido a que hay actividad interlaminar, lo que casi no existe en la Caolinita debido a sus uniones por puentes de Hidrógeno (H..). 1.3- Y por último debido a su microestructura de mayor tamaño y de bajo intercambio catiónico, agruparemos al Talco, la Caolinita y la Dickita (grupo polimórfico de las Caolinitas, aunque muy poco abundante, donde aumenta en capacidad de cambio debido a que su estructura han habido sustituciones del Al+3 por Mg+2 o Fc+2). Esto lo hacemos apesar de que tengan diferente comportamiento plástico con la misma estructura reticular¡Error! Marcador no definido.23 Las capacidades de intercambio son bajas en ambos casos, < 2 meq en el Talco y de 2’2 a 1’5 meq en las Caolinitas, debido a los enlaces H.. entre las diferentes láminas de mineral. Al ser ambos de hoja triple T+O+T : El oxígeno desplaza a los grupos OH, lo cual aún provoca que no hayan tantas disociaciones en el momento de hidratarse. Estos dos últimos tendrán un papel más de carga, que de alta actividad, aunque através de los bordes podran unirse con enlaces H.. o catiónicos a otras arcillas, a parte de que las que se encuentren más cerca, al secarse y aproximarse, pueden entrar en juego fuerzas polares de Van der Waals entre las caras, o de tipo electrostático entre caras y bordes. 2. Proceso de hidratación. Diferenciaremos a priori dos estados según dos técnicas bien diferenciadas de construcción con tierra como son el adobe y el BTC. El primer estadio de hidratación con una cantidad de agua de alrededor del 35%, permite tener una pasta fluída y moldeable, que acerca las arcillas a estar en su estado casi líquido, lo que permitirá una liberación total de los cationes con poca fijación, como el Li>Na+>K+>NH4Ca++>Mh++. A parte el agua provocará una doble capa mayor de halo de hidratación que permitirá a los cristales moverse y buscar mejores uniones, a la vez que el grupo de la Montmorillonita se combinará mucho mejor con el resto de las arcillas. En este segundo estadio el Ca++ del carbonato cálcico, o el presente en las mismas arcillas podrá formar nuevos materiales como sulfohidratos, aluminatos y silicatos cálcicos, cosa que seguramente en el estadio I1 no es posible. El segundo se trata de un estado casi seco donde la cantidad de agua viene establecido, actualmente, por el ensayo proctor estático, dando contenidos de agua alrededor del 1210% respecto al peso total del suelo. En este estado tan seco el agua será absorbida rápidamente por las zonas más habidas de ésta, como pueden ser las partículas más finas y todas sus zonas interlaminares. La Saponita, la Montmorillonita y la Halloysita de forma heterogénea formaran esferas de hidratación, donde los cationes se encontraran distribuídos de forma exponencial respecto la cara del mineral. Este efecto combinado con el de la presión, que se ejerce a la tierra o al suelo en este estado seco, (≅ 20-40-50 Kg./ cm2) da densidades muy altas, ya que no hay espacio para cristalizaciones muy ordenadas y de grandes cristales. Por el contrario se originan combinaciones más amorfas y sin demasiada floculación. Además el carbonato cálcico presente, casi no se habrá disuelto y entrado en juego para interactuar con las arcillas. Debido al hecho de que las partículas se aproximaran mucho, el tipo de uniones será más forzado y a menor distancia, con lo que las uniones serán del tipo electrostático o de Hidrógeno, en vez de los enlaces de tensión superficial por deshidratación de los geles, manifiestos en el estado Y.. 3. Hipótesis final del material. Tomaremos para ello lo presentado en el estado 2 de hidratación, y considerando la utilización de un proceso básico de defloculación (componentes sódicos, humectación dos días antes) para permitir que reaccionen el mayor número de partículas posible, ya que en estado de floculación solo reaccionarían los bordes con enlaces débiles de Van der Waals, bajando bastante la posibilidad de obtener Al+ o SiO+2 para formar nuevos silicatos y aluminatos, o una cantidad apreciable de cationes y carga residual negativa en las propias arcillas (según tipos y redimensiones), indispensables para obtener un buen número de uniones. El material obtenido tendrá una matriz primaria cementante (1.1) de láminas dispersas de Montmorillonita y Saponita que através de enlaces electrostáticos y cationes como el Ca++ y Mg++ se uniran a la Illita (10-40 m.e.q) (en la propia naturaleza Illita y Montmorillonita ya se pueden encontrar unidos), a la Halloysita (10-50 meq), a la Dickita (2,2-1,5meq) y al Talco (2meq) en menor medida, directamente proporcional a la capacidad de intercambio iónico. Las uniones serán muy activas en todos los bordes, siendo difíciles en las caras T, y mucho más en la Dickita o del Talco. Sólo en éstas podría aparecer algún puente de hidrógeno entre ellas cuando la distancia entre partículas lo permita. La presencia de Ca++ del propio carbonato cálcico disuelto por el CO2 y la disolución lenta del Al+3 y el Si O2 (Ph > 12) daría con el tiempo otra matriz por efecto puzolánico de gran resistencia formada por aluminatos y silicatos de cal 23. 23 Mejoramiento y estabilización de suelos. Carlos Fernandez Loaiza. Prof. Univ Guanajuto.Ingenieria Ed.Limusa 1982 MejicoMéjico Del mismo modo la estabilización con cal, cemento o algún álcali, al crear una capa de hidratación con PH>12, provoca ésta disociación de las capas periféricas y de las uniones catiónicas de las arcillas, liberando SiO2 y R2O3. Lo cual ya demostramos en la parte experimental. Al mismo tiempo esta presencia comlementaria de cationes Ca++,presentes en forma de hidróxido de cal, anula parcialmente las fuerzas de repulsión electrostáticas propias del primer estado de hidratación. Se produce una depresión en la doble capa y disminuye la distancia, por ello las fuerzas de Wan der Waals ganan a las de repulsión electrostática, dominantes en las estructuras dispersas y propias de dispersiones de arcillas. Así los cationes de Ca++, que han aumentado la proporción de electrólito, generan una floculación de los geles, para crear estructuras cristalinas, ordenadas en angulos, no laminares. Su presencia es indispensable, sí se desea obtener una material durable, de densidad óptima, y poco sensible al agua.24. La floculación aumenta directamente con la concentración de electrólito +, con la valencia de los cationes +, y con la temperatura. Y disminuye a la inversa del Ph, la constante dieléctrica y de la capacidad de absorción de aniones. A medida que la suspensión coloidal de arcillas se fuera precipitando y deshidratando, las láminas se acercarían perdiendo importancia las fuerzas repulsivas negativas de las caras, y ganándola las positivas de los bordes junto con atracciones tipo Van der Waals, las cuales dominarían la estructura de todas las láminas de Saponita y Montmorillonita, que no hubieran reaccionado con las otras arcillas. Recordemos que su capacidad de intercambio es 50 veces superior que en el talco y la Dickita, y 10 veces superior que en la Illita o la Halloysita. Por tanto habrá un exceso de estas partículas del grupo de las Esmectitas para cubrir las caras y bordes del resto. Esto junto con la presencia de la Halloysita puede dar un material bastante absorbente, lo cual resulta negativo a nivel de durabilidad,. Llegados a este estadio se aconseja una estabilización máxima del 12 % de Ca 23, o bien una reducción de las arcillas esmectitas. Esta permitirá eliminar los espacios interlaminares adsorbentes y sustituir uniones Van der Waals por catiónicas, que no se desharán en contacto con el agua. Por tanto se reducirá la expansividad, el índice plástico y el grado de absorción.23¡Error! Marcador no definido.25 24 25 Cap. La estabilización. pag. 67. “ Contruir con Tierra” T.II Aut. CRATERRE. Edit. Fondo Rotatorio. Colombia 1990. Reunión Hispano-Belga de Minerales de la Arcilla.CSIC.Madrid Análisis experimental de las tierras usadas en varios proyectos arquitectónicos. GRUPO II PROYECTOS. Se presenta cada tierra mediante una ficha característica, donde se determinan las principales características físico-químicas, y los ensayos utilizados en cada caso, que permitiran configurar finalmente el método propio de la Tesis. . MUESTRA AU En esta ficha se detallan los principales parámetros a considerar de la tierra denominada con el código AU, para su optimización como tierra estabilizada para su uso constructivo. Localización geográfica La fuente de extracción de la tierra se encuentra en la población de Mont-ras i Sant Feliu de Guixols en la comarca del Baix Empordà, en la provincia de Girona (Catalunya-España). Cómo factores geoclimáticos cabe considerar que el solar de extracción de la tierra, e igualmente zona de construcción, se encuentra en la periferia de la población, siendo una zona plana, desarbolada, sin riesgos de inundación y bastante aireada. Toma de muestras Se tomo una muestra de 3 Kgrs de tierra extraída de la cimentación del proyecto, de forma que se evitara la parte más superficial y orgánica del suelo. No se presentó en la muestra ni raíces, piedras o bolos mayores de 5cms, ni la presencia de cualquier resíduo impropio de la capa geológica original. Consulta del Mapa Geológico La consulta del mapa geológico del Instituto Minero y Geológico de España, se utiliza como fuente de información para la caracterización física de la muestra AU. La localización geológica responde a conocer el posible origen de la muestra, y el sector y época geológica a que pertenece. De ello se extrae que la zona corresponde a terrenos sedimentarios pleistocénicos del Cuaternario (gris con grafíado de gravas), con presencia de restos de granodioritas biotíticas, posible origen de las arcillas presentes (rojo oscuro con guiones) y una zona adyacente de metamorfismo de contacto con granitoides ( rallado verde). Observación Arquitectura popular local Por el tipo de Arquitectura tradicional empleada y la presencia de piedra, es dificil ver viviendas tradicionales totalmente de tierra vista. Se han localizado varias masías ejecutadas con el mismo material base, en forma tecnológica de tapial, revocado con mortero de cal y tierra. En la zona se ubica industria cerámica, la cual utiliza arcillas ricas en illitas. Observación de características organolépticas Textura La textura de la tierra es arcillo-arenosa, con presencia de grumos arcillosos compactos, provinientes de la meteorización autóctona de la roca madre. La arena es visible y se poalpa facilmente con las manos. La observación de campo no denota la presencia de arcillas expansivas o fisurables. El buen drenaje del terreno también indica que no existe un exceso de fracción arcilla impermeable en el perfil granulométrico. La muestra con un índice bajo de humedad es fácilmente compactable con la mano ( ensayo tapial), y si aumentamos el agua se muestra cómo un material plástico. Los taludes del terreno son muy estables, compactos y poco erosionables, punto favorable para la utilización del material para la ejecución de tapial. Color El análisis del color de la muestra AU, previamente secada y tamizada a < 88µm, y su contraste con la tabla anexa, determina que tenemos una tierra de color parecido a la illitas, sin presencia mayoritaria de sulfuros de hierro, materia orgánica, y sí hubiera óxidos sería en baja proporción. CAOLINITA. Ligeras erosiones o tubificaciones. Desprendimientos. Formaciones graníticas, basálticas, areniscas, con buen drenaje. Color gris claro o blancas, moteado o jaspeado,rojo, y naranja. Baja plasticidad, baja cohesión y no expansivo. Tamaño promedio ≅ 1µ ILLITAS. Formaciones de lutitas y pizarras, alta salinidad. Agrietamiento intenso y profundo de 30 cm. o más, si son ricas en calcio espaciamiento de 5 a 6 cms. Color café o café-rojizo, dispersiones amarillocafé a rojo-café. Tamaño ≅ 0. 1µ MONTMORILLONITA. Micro relieves superficiales, rugosos superficialmente si hay gran salinidad. En formaciones basálticas, con poco drenaje. Se dan en formaciones calizas, de lutitas y pizarras. Color gris oscuro y negras, y moteado o jaspeado en color amarillo, naranja y gris, dispersión en color amarillo-café a rojo-café. Tamaño promedio ≤ 0.01µ. Altamente expansiva, muy plástica, permeabilidad extremadamente baja. MICA. Partículas pequeñas de alta refracción, blancas (moscovita )o negras (biotita). Sin cohesión, se meteoriza fácilmente, compactable. Tamaño > 1µ Hidróxido de hierro Fe(OH)3 Caolinitas Hidróxido Fe +++ + OH -- Fe → Fe + 2e Óxido ferroso Fe3O2 = O2+2e →O2 Fe(OH)3 ⇔FeO(OH)+H2O↑ o ++ Illitas Cloritas Montmorillonitas FeO(OH)⇔Fe2O3 +H2O↑ Oligisto Sulfuro de hierro S Fe Corrosión electrolítica del hierro. Ataque por bacterias divibrosulfúricas, de pozos y del yeso, reducción enzimática (eliminación del O2) que produce sulfuro de hierro color negro vivo Determinación de la composición y de las propiedades físicas. Preparación de las probetas. La tierra presentaba piedras de tamaño superior a 5cms, y terrones compactados. por ello se hace indispensable homogeneizar el material y seleccionar el tamaño máximo del árido para conseguir una mezcla de tierra adecuada para la realización de BTC. En obra, ésto se ha efectuado por tamizado, y por el proceso tradicional de defloculación natural de la tierra al dejarla al aire libre para que sufra un proceso de humectación-desecación-gelifracción invernal. En el laboratorio se ha estandarizado la disgregación de los nódulos de arcilla mediante el empleo de 25 golpes de maza metálica de 1Kgr, dejándola caer desde 20cms de altura. Posteriormente se ha cribado el material por tamiz estandarizado de 25mm. El estudio de laboratorio se efectuó con muestras de bloques comprimidos en una prensa GEO 50, aplicándoles una presión de unos 20Kp/cm2, y dosificaciones de agua acorde a conseguir una densidad máxima. También se han utilizado probetas de laboratorio, elaboradas con un molde metálico desmontable de 5 cms de radio y altura 5 cms, relación 1/1, y una serie de microprobetas de 1.4x1.4x5 cms. Las probetas AU14Cn 7Y 50F, con fibras de madera, yeso y cemento natural, tiene buen comportamiento a la retracción, aunque las resistencias son inferiores a la AU 7P, hay que terminar de valorar su uso para la bóveda de caña. Ensayo de retracción Llenamos un molde de 60x8x4 cm. o 60x4x4 cm¡Error! Marcador no definido. con la masa de tierra a estudiar, en un estado de humedad óptimo respecto al tipo de estabilización o tipología a utilizar. Se efectua previo pintado con aceite desencofrante. La retracción a los 7 días deberá ser inferior a los 2 mm. Los límites vendrán establecidos por: Retracción lineal del tapial de terra estabilizada. <2.0 mm/m. Retracción lineal horizontal causada por el mortero. En un muro de bloque de 30 x 30 x 30 cm., entre 1.07 i 2.0 mm por cada 5 m. Dilatación térmica. 0.012 mm/m por ºC. Granulometría empleada Cabe tener en cuenta que el criterio general granulométrico, adoptado para una tierra utilizada para construir, es de que tenga una proporción de arcillas entre el 15 y el 18%, aunque si elevamos el pasante granulométrico a 5 micras ( fracción donde se encuentran las arcillas más fuertemente floculadas) nos encontramos entre el 21.1% y el 24%. Casi en la misma proporción deben aparecen los limos entre un 20-23%,. También se puede notar que los límites establecidos por la parábola continua de Fuller, para garantizar un índice menor de poros, es correcta para las fracciones gruesas, pero cuando lo aplicamos a limos y arcillas estamos lejos de los límites que hemos adoptado anteriormente. En las siguientes tablas se resumen los pasantes granulométricos, clasificados según la Norma ASTM, y referidos en peso absoluto en gramos y en porcentaje respecto al total. La fracción <80µ se establece de acuerdo el método Sedimentométrico de Brockville, descrito posteriormente.. RESUMEN PASANTES GRANULOMETRICOS Optimo CRA.Terre .MOPT ???? 100 100 5,00 Tamaños en mms. 5,00 2,50 1,25 0,63 0,32 0,16 0,0800 98 98 2,39 82 82 1,10 71 71 0,63 60 60 0,28 52 52 0,16 44 44 0,0700 28 27 0,0100 10micras 0,0100 24 21,1 0,0046 5micra 0,0050 18 14,9 0,0010 1micra 0,0010 9,4 0,0001 <1m 0,0001 referència curva de Fuller no sirve . ver pasantes inferiores 100 70,71067812 50 35,4964787 25,29822128 17,60681686 12,64911064 4,472135955 3,16227766 1,414213562 0,447213595 100,00 96,21 77,15 64,13 56,48 44,75 40,20 13,59401808 8,365549589 1,568540548 0 GRANULOMETRIA METODO PROPIO BASADO EN ASTMD-422 Y NLT-104/91/ nORMAS CEDAZOS UNE 7050/ASTM E 11-39 Cantidad óptima de muestra 200grs. <2500µ en micras secado < 60ºC 500 cm3 agua destilada añadida por etapas Código ASTM Nº5 intermedia propia P>5000 o también UNE P>5000 A STM P>4750 % % % Nº8 P>2390 P>2500 P>2380 % % % Nº16 P>1100 P>1250 P>1190 % % % Nº30 P>630 P>630 P>590 % % % Nº50 P>280 P>320 P>297 % % % Nº80 P>155 P>160 P>177 % % % 11,5 3,79118196 limos 57,8 19,0548102 39,5 13,0218859 arcillas floculadas P>5µ P>5µ P>5µ 23,2 7,64829752 arcillas 35,6 11,7361807 arcillas 13,8 4,54941835 <100µ =1% max. en hormigón <2µ max 0.1% en hormigón. Nº200 P>70 P>80 P>74 % % % P>10 P>10 P>10 % % % % % % P>1µ P>1µ P>1µ % % % P<1µ P<1µ P<1µ % 80,7 80,7 80,7 80,7 26,60 24,79 24,79 24,79 15,86 34,28 34,28 34,28 5,22846849 10,5295948 10,5295948 10,5295948 20,62 12,79 12,79 12,79 6,797009041 3,928953267 3,928953267 3,928953267 4,76 10,23 10,23 10,23 1,568540548 3,143162613 3,143162613 3,143162613 0,00 6,14 6,14 6,14 0 1,885897568 1,885897568 1,885897568 De los resultados expuestos se comprueba el perfil granulométrico, lo cual denota un descenso notable en la fracción de arenas finas <0.1mm. Ello se compensa a partir de la incorporación de los estabilizantes en un 7% o 14%, dando una curva más continua, con un perfil cercano a la curva patrón tomada del CRATerre, la cual está basada en muchos casos experimentales reales. 10,0000 6,00 5,00 1,0000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 4,00 0,1000 Arenas finas Exces o arenas finas 0 ,1 mm co mp ens ació n co n ARCILLA 1 0 % Ref.Cra Terre Es c.Lo g AU AU7 P AU1 4 P Ref.CRATerre Nivel Arenas AU.arenas AU7 P.arenas AU1 4 p .arenas 3,00 0,0100 2,00 Lim o 0,0010 1,00 Escala granulom etrica. Tamaño arena mm arcilla 0,0001 0,00 Determinación de materiales finos y su contenido SEDIMENTOMETRIA. ENSAYO BROCKVILLE LABORATORY. -4 Cm .corrección 0 según líquido -3 Coef.corrector probeta 1000cl 3 restos pasantes por <88µ ensidad unitaria inaccesible.Peso específi 2,70 2,67 C. corrección menisco Coef. a densidad peso total finos Tiempos Temperatura (valor absoluto) Ct. corrección temperatura Ra. lectura sobre menisco Rc.Lectura corregida retenido %sobre los finos R.corregido menisco L. de la tabla STOKES L/tiempo coef. K. D.mm de la partícula Pasantes % peso partículas peso total finos SEDIMENTOMETRIA. ENSAYO BROCKVILLE LABORATORY. AU MUESTRA LLUIS AUQUER agitado 30"a 3cl/s 10 0,99 49,1 0,1 20 golpes antes 1a. lectura 5 en las otras 0,02 1 2 3 4 8 16 30 60 120 960 1440 2880 resto 19 0 -1,500 16 -0,09 2,000 16 -0,09 2,000 16 -0,09 2,000 16 -0,09 2,000 16 -0,09 1,500 16 -0,09 1,500 16 -0,09 1,000 16 -0,09 0,000 17 -0,07 -0,500 17 -0,07 -0,500 18 -0,05 -1,000 18 -0,05 -1,000 18 -0,05 -1,500 26,73 26,73 26,73 26,73 25,23 25,23 23,73 20,73 19,29 19,29 17,85 17,85 16,35 0 46,54% 18 13,33 133,3344 0,01410 0,16281 53% 22,37 49,1 0,00% 18 13,33 13,3334 0,01410 0,05149 53% 0,00 0,00% 18 13,33 6,6667 0,01410 0,03641 53% 0,00 0,00% 18 13,33 4,4445 0,01410 0,02973 53% 0,00 3,00% 16,5 13,67 3,4167 0,01410 0,02606 50% 1,50 0,00% 16,5 13,67 1,7083 0,01410 0,01843 50% 0,00 3,00% 15 13,83 0,8646 0,01410 0,01311 47% 1,50 6,00% 12 14,33 0,4778 0,01410 0,00975 41% 3,00 2,88% 10,5 14,67 0,2444 0,01395 0,00690 39% 1,44 0,00% 10,5 14,67 0,1222 0,01395 0,00488 39% 0,00 2,88% 9 14,83 0,0155 0,01380 0,00172 36% 1,44 0,00% 9 14,83 0,0103 0,01380 0,00140 36% 0,00 3,00% 7,5 15,17 0,0053 0,01380 0,00100 33% 1,50 0,00% 7,5 16,35 GRANULOMETRIA AU 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1,00000 PESO Serie1 0,10000 TAMAÑO 0,01000 0,00100 Estudio de los coeficientes de forma. El coeficiente de forma de los áridos no presenta estratificación laminar, redondeo, o cantos frágiles que puedan provovar una perdidad de adherencia y cohesión en la unión aglomerante-árido. Indice de plasticidad Wp Wl Se determinará en este apartado sólo los índices de Atterberg correspondientes a la fracción <70µ de las arcillas y limos. éstos daran un mayor conocimiento de la tipología de arcillas que estamos tratando. Respecto al límite plástico sería preferible usar el método del Pfelkorn. Wp.Plástico plasticidad% mínimo 6grs tongadas de 2grs Wl.Líquido método ASTM Index plasticitat Activitat. argiles. cilindro 3mm (Pw*-Ps/Ps)x100 PW** PS ((Pw**-Ps)/Ps) PW** PS Wl-Wp Ip/argila % Bajo caolinitas/medio Illitas-micas/alto montmorillonitas Wp. Ip. Act. 16,45% 90,6 77,8 21,34% 121,1 99,8 4,89% 0,49% Humedad óptima -Densidades máximas. Variabilidad con la estabilización. Por determinación de campo y por laboratorio se indica el 10.39% com el mejor índice para la ejecución de tapial o BTC, un poco por debajo del límite de plasticidad. 2,35 2,30 2,25 Serie1 2,20 2,15 2,10 0 5 10 15 Resistencias. Variabilidad con la estabilización. COMPOSICIÓ EN % Códigos muestras CN AU40 40Ra 13Cn7Y AU40 40Rb 10Ca10Y AU40 40Rc 20Ca AU20 60R1 13Cn7Y AU40 40Rh 13Cn7Y AU48 32Rcg 13Cn7Y AU32 46Re13Cn7Y2T AU32 48Ri 13Cn7Y * en azul muestras mejores 13 13 13 13 13 13 CA 10 20 Y 7 10 7 7 7 7 7 T 2,4 SF 40 40 40 20 40 48 32 32 R 40 40 40 60 40 32 45,6 48 RESISTENCIA EN Kp/cm2 En rojo problemas de durabilidad 1o2 Prensa H2 O 14 días 28 días 42 días Desviación σ años grande 15 73,12 90,90 50,39 ± 7,10 18 37,55 53,36 54,32 71,47 ± 12,61 19 32,61 51,38 60,75 ± 7,96 15 60,77 82,65 ± 2,35 13,1 35,81 78,66 47,04 61,28 ± 3,23 14,6 35,70 56,52 84,52 ± 16,45 12,5 47,00 80,45 34,26 ± 11,44 12,5 82,61 56,35 51,02 ± 4,19 en rojo poca agua de amasado 200,00 Kp/cm2 177,62Kp/cm 180,00 Kp/cm2 Tensión màxima 177,62 Kp/cm2 160,00 Kp/cm2 Muestra AU14P(1=3,79%HR+7,8%HN=11,69%) 140,00 Kp/cm2 Muestra AU14P(2=15,2%HR) Muestra AU14P(3=18,16%HR) AU14P50F Muestra AU7Y7CN 11,69%HR 120,00 Kp/cm2 δ tensiones kp/cm2 Muestra AU7Y7CN50S/11,69%hr Muestra AU7Y7CN50S15,2%HR 108,23 Kp/cm2 100,00 Kp/cm2 Muestra AU7P 11,69%HR Muestra AU7P 15,2%HR Muestra AU7P 18,16%HR Muestra AU7P50S 11,69%HR Muestra AU7Y7CN 15,2%HR 80,00 Kp/cm2 Muestra AU7Y7CN 18,16%HR Muestra AU14Y(11,69%HR) Muestra AU14Y50s(11,69%HR) Muestra AU14Y50s(15,2%HR) 60,00 Kp/cm2 58,57 Kp/cm2 61,50 Kp/cm2 Muestra AU14P50s(11,69%HR) Muestra AU14P50s(2=15,2%HR) Muestra AU14P50s(2=18,16%HR) 43,93 Kp/cm2 40,00 Kp/cm2 34,38 Kp/cm2 27,63 Kp/cm2 20,00 Kp/cm2 22,28 Kp/cm2 19,74 Kp/cm2 21,65 Kp/cm2 15,92 Kp/cm2 9,80 Kp/cm2 0,00 Kp/cm2 0,00E+00 43,93 Kp/cm2 Polinómica (Muestra AU7P 11,69%HR) 1,00E-02 2,00E-02 3,00E-02 4,00E-02 5,00E-02 6,00E-02 7,00E-02 λ Deformaciones UNITARIAS Durabilidad-Absorción de agua. La probeta estabilizada con 6Portland +6% cal + 12% polvo de ladrillo muestra durabilidad total bajo inmersión, a parte de que los resultados de resistencias daban igual que la AU 14p. Para la determinación de todos los parámetros físico-químicos se han utilizado todas las Normas Nacionales UNE y NTE, y las Internacionales ASTM expuestas en los antecedentes, y principalmente las que se reproducen en el capítulo de Anexos. A medida que se ha ido avazando en la metodología de trabajo se han ido aplicando variantes en los principales métodos de laboratorio, muchas en función de la temperatura <60ºC y de la preparación de la muestra, para evitar los problemas que se exponen en el capítulo correspondiente a la Crítica de los Antecedentes. Ilustración 6Ensayo inmersión. Los de absorción dan porcentajes muy bajos. Coeficiente de transmisión térmica Para determinar el coeficiente de conductividad térmica de los bloques AU realizaremos un ensayo tipo tomando como a referéncia la norma UNE 92 204:1995. "Aislamiento térmico. Determinación de las propiedades de transmisión térmica en régimen estacionario" y a los ensayos presentados anteriormente de la Universidad de Saskatchewan. Éste ensayo se ha efectuado gracias a la colaboración del Departamento de Arquitectura de la Universidad de Girona. Para conocer el coeficiente de conductividad térmica λ del material objecto de estudio (en este caso el BTC AU), lo que se hace es determinar el flujo de calor transmitido de una cara caliente a una mas fría, midiendo las temperaturas del aire y de las superfícies a los dos lados de la muestra, y las medidas de la muestra (grueso y superfície). Se debe conseguir que el régimen de transmisión sea estacionario, (las temperaturas han de ser constantes a lo largo del tiempo) para poder encontrar el flujo de calor que pasa de una cámara a la otra. Para la determinación de este coeficiente de conductividad, necesitamos cononocer las resistencias superficiales que afectan a la muestra que se está ensayando. Se puede considerar que el flujo atravesará de manera horizontal el bloque que actua como un cerramiento vertical entre dos habitaciones interiores, y según tablas26 tenemos que las resisténcias superficiales són 1/hc=0,11 y 1/hf=0,11(m2ºC/W), es decir Rs = 0,22 m2ºC/W Una vez conocido el coeficiente de resistencia térmica superficial, por medio de unas formulas de cálculo, nos será fácil encontrar el coeficiente de conductividad del material. A partir de este coeficiente de conductividad térmica λ (W / m ºC) se encuentra la resisténcia térmica del material K (m2 ºC / W) y el coeficiente de transmissión de calor (transmisión térmica) C (W / m2 ºC) Para la simplificación del ensayo térmico, y de un bloque representativo. Se ha realizado una caja Esta caja se ha construido a pequeña escala de una caja caliente calibrada foto 1 siguiendo las indicaciones de la norma, que establece que haya una temperatura exterior controlada, y dos habitaciones interiores separadas para la probeta a ensayar. A una de estas dos habitaciones se le colocará una fuente de calor que suministrará una determinada energia, que se transmitirá a través del material y servirá para calcular las características del material a ensayar. Estas dos habitaciones las llamaremos: - habitación caliente o de medida (donde se colocará la resistencia) – habitación fría (en el otro lado de la probeta). En construir la caija aislando se ha diseñado unas habitaciones lo más reducidas posibles para minimizar los posibles errores susceptibles de produirse para la convección del aire en el su interior y para transmisiones a el exterior que augmenten al incrementar la superfície de contacto. 26 NBE-CT-79 Norma Básica de la Edificación, Condiciones térmicas en los edificios. MOPT. Madrid 1989 La caja se ha construïdo con corcho de 80 mm de grueso, con unos encajes para las probetas de manera que se reduzcan los posibles puentes térmicos. Como que las medidas de las muestras varian, se ha dado a la caja calibrada de una paret móvil que permitirá ensayar muestras de diferentes medidas. La tapa se ha forrado con planxa de fibra de vidrio de 30mm, que servirá para que, una vez colocada la tapa y comprimida con los caracoles, se eviten posibles fugas de calor de una habitación a la otra, ja que no todas las muestras tienen la misma medida. Una vez se coloca la probeta para ensayar los encajes correspondientes foto 2, se asegura bien que quede completamente cogida, (fijándola con tiras de fibra de vidrio si es necesario), presa ladoeralmente para la pared móvil y para la tapa, que está dotada de unos caracoles para poder apretarla. Para realizar el ensayo se accionará una resisténcia conectada a un termóstato foto 3 a una temperatura de 40ºC (el termóstato no es un equipo de precisión), con la sonda delante de la resisténcia. Para controlar la temperatura se dispondrá de dos termómetros y dos sondas digitales con los que se miden las temperaturas del aire en las habitaciones caliente y frio, y la temperatura en las caras del material analizado foto 4 y 5. En la habitación caliente las lecturas del termómetro no nos dan una temperatura constante de 40ºC, si no que se pueden diferenciar claramente ciclos de unos 45 minutos de duración con unas temperaturas que oscilan de los 48 a los 37ºC aproximadamente, la temperatura que consideran para al tratamiento de los datos será la mediana aritmética de este ciclo, en cambio en la habitación fría, la temperatura ira aumentando progresivamente hasta estabilizarse. Este será el momento en que consideraremos que las temperaturas han llegado a un régimen estacionario, así pués, se puede decir que el flujo27 también se habrá estabilizado. El ensayo se realiza ante todo con muestras de las que se conoce el coeficiente de transmisión térmica λ con tal de verificar que la caja da uns resultados fiables, estas muestras són un ladrillo silicocalcário perforado y un trozo de corcho negro. Para encontrar el coeficiente de conductividad térmica, utilizaremos las fórmulas siguientes: Q = S λ (T1 – T2) / e On: El flujo no es exactamente constante, ya que depende del calor, peró consideramos como flujo constante el calculado con la temperatura mediana de un ciclo nocturno por el termostato. 27 Q = Calor ( watts ) S = Área (m2). (T1 – T2) = Incremento de temperatura entre las caras del ladrillo ( ºC ) e = grueso (m ) λ = conductividad del ladrillo (λ = 0.87 W/ mºC ) Q = S K (Tc-Tf) On: S = Área (m2). K = Coeficiente de transmisión térmica (W/m2ªC) (Tc – Tf) = Incremento de las temperaturas. Del aire entre la habitación fría. K = 1 / (Rs + ( e / λ ) On: Rs = Coeficientes de resisténcia térmica 1/hc+1/hf (m2ªC/W) e = Grueso (m) λ = conductividad (W/ mºC ) De cada ensayo tenemos los valores de Tc, Tf, T1, T2, S, e, a mas conocimiento los valores de la resisténcia superficial que será constante para todas las muestras (0,22 m2ºC/W), por tanto estamos listos para encontrar el coeficiente de conductividad térmico de los BRC. Para hacerlo sólo se ha de resolver un sistema con las tres ecuaciones anteriores y tres incógnitas (λ, K, Q) 1.- λ = ( K e ) / (1- K Rs) 2.- Q = S K (Tc-Tf) 3.- Q = S λ (T1 – T2) / e Donde: Rs = Coeficientes de resisténcia térmica 1/hc+1/hf (m2ªC/W) e = Grueso (m) λ = conductividad (W/ mºC ) Q = Calor ( watts ) S = Área (m2). (T1 – T2) = Incremento de temperatura entre las caras del ladrillo ( ºC ) (Tc – Tf) = Incremento de las temperatures. del aire entre la habitación caliente y fría. K = Coeficiente de transmisión térmica (W/m2ªC) caliente y Lecturas y Resultados Datos obtenidos en el ensayo de las muestras y de las muestras patrón de ladrillo y corcho. A la vez se dan datos bibliográficos de Coeficientes de Conductividad para comparar. Resultados de los bloques AU: e= T= 0,3 espesor 8 invierno 7,99 horas 0,82 φ Desfase térmico= T/2.e/λ.Vλcδ/π T µ factor de amortiguamiento= exp(-e.Vπcδ/λT Factor a 0ªC 0,760346053 λ= λ= λ= ºC 0,85 0,955480226 0,6 K= 1,13 W/m2 ºC 0,92506938 La terre matériau d'avenir?. Les caractéristiques thermiques de la ter Dm aparente 3 1,85 Tn/m λ= 0,098x10 0,548ds 1,01 sale más que en el ensayo λ= a 0 ºC 0,415 W/m ºC K= 1,06 W/m2 ºC λ= a 35 ºC 0,546 W/m ºC K= 1,30 W/m2 ºC Para a cumplir en zona Y según la NBE-CT-79 K<1,4 C ( capacidad calorífica)= 900J/Kgr ºC 0,25wh/kgrºC =Ds.0,83.106J/m3ºK 0,25 Aislamiento acústico En el campo de la acústica no he encontrado ningún estudio serio sobre la tierra estabilizada. Los únicos datos, entre una amplia bibliografía consultada, aparecen en una publicación del MOPT. ‘Bases para el diseño y Construcción con Tapial’, donde se menciona que en muros de 50cms se alcanzan aislamientos de 58 Db. a Frecuencias de 500Hzs. MEDIOS AUXILIARES. Para el desarrollo de la investigación se ha contado con el laboratorio ambiental de la ETSAB, y con la ayuda del encargado ( Ramon). En el se ha contado con un sonómetro frecuenciómetro, una fuente electroacústica i bafless. Los datos se han analizado a partir de una base de datos y graficas Excel 3.0 en un ordenador Appel Se. METODO DE TRABAJO El sistema de trabajo se ha basado en establecer un estudio comparativo entre tres probetas de hormigón de tierra estabilizada. La falta de medios para conseguir una càmara anacoica y unas muestras de un tamaño superior han definido este ensayo, casi de campo. El método se ha basado en colocar la probeta sobre una base de poliestireno extruído de alta densidad, grosor 7 cms, el cual tenía un orificio cuadrado de 15x15cms, que a su vez se encontraba sobre un bafle, y este sobre una mesa de madera. Este último estaba conectado directamente a un equipo electroacústico, que emitía señales en diferentes frecuencias. De esta forma se conseguía un màximo de direccionalidad sobre la probeta de 30x15x10 cms, y pocas perdidas ambientales, reduciendo a la mínima expresión los ruídos de la calle y pasillos. Para recoger la señal se procedió a efectuar un orificio cónico ø 3cms en el interior de la probeta de 4,5cms de profundidad. Dentro de este se coloco el micro del sonómetro, que para que quedase totalmente estanco se selló con la probeta con un material elàstico y absorvente, en este caso plastilina, que ademàs cubrió una superficie de 15x15 cms de la probeta. Las señales en las diferentes frecuéncias llegaron con mucha claridad, y únicamente con los graves y la onda de 60Hz. se producían ciertas distorsiones. Primero se midieron las señales en Db, sin probeta en la cAja acústica que habíamos montado, y posteriormente se fueron midiendo probeta por probeta las diferentes intensidades, que exponemos a continuación. Por determinar *l/´*index/ *d/´*aillament/ acústico de los bloques se realizará un ensayo tomando como base la norma *UNE/-EN *ISO/ 140-3. “*Medicion/ del *aislamiento/ *acústico/ en *los/ *edificios/ *y/ de *los/ *elementos/ *constructivos/. *Parte/ 3: *Medicion/ del *aislamiento/ *acústico/ al *ruido/ *aéreo/ de *los/ *elementos/ de la *construcción/.”, adeudado a los recursos de que se dispone, *s/´habrá *d/´ir adaptando la norma a nuestras capacidades, consiguiendo unos resultados que, si bien no son vinculante, si son fuerza aproximados. Las ondas sonoras son aquellas olas que producen sensaciones a pegas de *l/´*organ/ del oído. Dentro las olas sonoras, las que afectan en el mundo de la construcción, son aquellas que van de 100 *Hz/ a 5000 *Hz/, puesto que este es el rango principal de los sonidos producidos por las fuentes de ruido. Las olas se pueden clasificar según el movimiento de las partículas centrales respeto a la *direcció/ de propagación. Las olas sonoras tienen el que *s/´nomina un movimiento *longitudinal/, esto vuelo decir que el movimiento de las partículas de en medio de *l/´ola es paralelo a la *direcció/ de propagación. *Fig/. 1. Ondas *longitudinales/ L´otro tipo de movimiento es el transversal, esto vuelo decir que el movimiento de las partículas de en medio se perpendicular a la *direcció/ de propagación. *Fig/. 2. Ondas transversales También se pueden clasificar según su forma geométrica en olas planas, (aquellas en que la perturbación se transmite en una suela *direcció/ formando frentes *d/´ola planos), y en olas esféricas, (aquellas en que la perturbación se transmite igual en todas las *direccions/, formando sus frente *d/´ola esferas concéntricas con el centro a la fuente de emisión. este tipo *d/´ola cada vez ocupan más volumen y por esto disminuye su intensidad al propagarse). Se puede considerar que hay dos tipo de ruido, según su *medi/ de transmisión: ruido aéreo: es aquel que *s/’emite y se propaga por *l/´aire, como consecuencia *d/´una vibración producida en este medio, por ejemplo un grito. ruido de impacto: es un ruido provocado por la vibración *d/´un elemento estructural como consecuencia de la *percussió/ *d/´un objete sobre este, por ejemplo un golpe a una pared. En el caso de *l/´ensayo que se realiza, lo que se vuelo encontrar, es *l/´*index/ *d/´*aillament/ acústico al ruido aéreo que tienen los *BRC/, y por encontrarlo lo que se hace es mesurar la cantidad de *só/ que atraviesa los bloques en las diferentes frecuencias de que se dispone. Como que las muestras de las que disponemos son las mismas que disponíamos por *l/´ensayo térmico, aprovecharemos la caja calibrada con los diferentes ajustes por tal de poder hacer las lecturas de *l/´*index/ *d/´*aillament/ acústico. La resistencia del cuarto caliente *s/´ha sustituido por un altavoz de 15(25)*W/ de potencia conectado a un equipo informático con soporto *d/´*aüdio/ que será *l/´encargado *d/´emitir un ruido rosa a un volumen constante jodo 1. AL cuarto de recepción, se colocará la punta del *sonometre/. Este apunta está *provista/ *d/´un micrófono que nos permitirá registrar manualmente los valores en decibelios. La diferencia entre el nivel sonoro de las dos cuartos (emisión y recepción) es el que *s/´nomina aislamiento sucio, y no es el valor real *d/´*aillament/ acústico del material, por conseguir este valor *s/´tienen que tratar y interpretar los datos. Para realizar *l/´ensayo se necesitará una fuente emisora que emitirá de forma constando un ruido rosa. Este ruido rosa no es ni un ápice más que un ruido, creado artificialmente, que presenta el mismo nivel sonoro en toda *l/´extensión de *l/´espectro de frecuencias Cada material tiene más o menos aislamiento en determinadas frecuencias, por detectarlo disponemos *d/´un *sonòmetre/ que se puede regular por mesurar las bandas *d/´*octava/ (31,5 – 65 – 125 – 250 – 500 – 1*k/ – 2*k/ – 4*k/ – 8*k/ – 16*k/ *Hz/) aun cuando en construcción sólo se suelen tener en cuenta las frecuencias medias que van de 100 *Hz/ a 5*kHz/ si se trabaja en tercios *d/´*octava/ y de 125 *Hz/ a 4*kHz/ si se trabaja en bandas *d/´*octava/. El *sonometre/ utilizado sólo proporciona las lecturas de bandas *d/´*octava/, y al no disponer de filtros no se podremos obtener los valores de todo *l/´ancho de frecuencia. Por evitar posibles errores *s/´tiene que tener presento colocar bien ajustadas las muestras a la caja, puesto que cualquiera pequeña junta o apertura que quedas, generaría un error importante jodo 2. El ’índice de aislamiento acústico de los bloques ensayados, *l/’obtendremos de la siguiente expresión: *R/*G/ = *Ep/ - *Rp/ Dónde: *R/*G/ = Aislamiento acústico global en *dBA/ *Ep/ = nivel emisión ponderado determinado con la caja vacía *Rp/ = nivel recepción ponderado Para obtener los niveles ponderados aplicaremos la formula de composición de niveles: 10 *log/ Σ 10 Le/10. Dónde: Le = valores según banda *d/’*octava/ ponderados según la siguiente la tabla 1. Frecuència (octava) 125 250 500 1k 2k 4k Valor de Corrección A (en dB) -16.1 -8.6 -3.2 0 1.2 1 Tabla 1. Valores de corrección según la ponderación A 3.7.3Lecturas yResultados El análisis de *l’aislamiento acústico realizado con la caja, un golpe calibrada en hueco, ha dado los siguientes valores para los bloques analizados así como sendas probetas de corcho negro y *totxo/ macizo jodo 3; Muestra ensayada: Superfície de ensayo. Masa por unidad dea AU Rc 1 0,010 m2 215,60 Kg/m2 Según la expresión artículo 3,2 de la NBE-CA-88 R=36,5 log(Ds/S)-41,5 en dB A 43,68 dB A Condiciones ambientales: Temperatura: 27ºC Humedad relativa: 80% Volumen de les cámaras de ensayo Emisora: Receptora: Freqüència(Hz) 31,5 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k 16 k Lin 0,00074 m3 Frecüencia (octava) (en dB) Valor de Correcció A -16.1 -8.6 -3.2 0 1.2 1 125 0,00068 m3 250 Lectura Lectura ponderada 500 (dB) (A) en dB 1k 0 2k 53 71,3 55,2 4k 70,9 62,3 70,2 67 73,8 73,8 57,5 58,7 10 log ? 10 Li/10 41,7 42,7 0 0 77,9 Lectura 1 75,0 Rg en dB (A)= 14,1 100 80 dB ENSAYO BLOQUE AU Rc 1 Serie2 Lectura 2 caixa buida Lectura 3 Nivell emissió Lectura 1 60 40 20 0 1 2 3 4 5 Hz 6 7 8 9 10 Muestra ensayada: Superfície de ensayo. Masa por unidad deare Condiciones ambientales: Temperatura: Humedad relativa: AU Rc C 0,015 m 2 2 Superfície cámara receptora 0,04044 Superfície probeta 0,01664 193,60 Kg/m 27ºC 80% Volumen de les cámaras de ensayo Emisora: Receptora: Freqüència(Hz) 31,5 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k 16 k Lin 0,00105 m 0,00102 m Lectura (Db) 0 45,5 62,8 57,6 58,3 58,8 45,1 0 0 0 66 Lectura 1 Rg en dB (A)= 3 3 Lectura (Db) ponderada 46,7 49 55,1 58,8 46,3 1 61,0 30,2 100 80 dB ENSAYO BLOQUE AU RcC Serie2 Lectura 2 caixa buida Lectura 3 Nivell emissió Lectura 1 60 40 20 0 1 2 3 4 5 Hz 6 7 8 9 10 Muestra ensayada: Superfície de ensayo. Masa por unidad dearea: Condiciones ambientales: Temperatura: Humedad relativa: AU Rc B 0,016 m2 123,52 Kg/m2 27ºC 80% Volumen de les cámaras de ensayo Emisora: Receptora: Freqüència(Hz) 31,5 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k 16 k Lin 0,00153 m3 0,00121 m3 Lectura (Db) 0 46,4 62,3 60,5 59,5 52,8 47,4 0 0 0 66,9 Lectura 1 Rg en dB (A)= Lectura (Db) ponderada 46,2 51,9 56,3 52,8 48,6 1 59,5 31,7 NBE-CA-81 >49 Dba AISLAMIENTO TERMOARCILLA 100 80 60 dB ENSAYO BLOQUE AU RcB Serie2 Lectura 2 caixa buida Lectura 3 Nivell emissió Lectura 1 40 20 0 1 2 3 4 5 Hz 6 7 8 9 10 Según la expresión artículo 3,2 de la NBE-CA-88 R=36,5 log(Ds/S)-41,5 en dB A 30,26 Muestra ensay LADRILLO MACIZO Muestra ensayada: Superfície de ensayo. Masa por unidad dea CORCHO NEGRO 0,014 m 2 Superfície de en Masa por unid 0,014 m2 92,50 Kg/m2 8,80 Kg/m2 Condiciones ambientales: Temperatura: 26ºC Humedad relativ 80% Volumen de les cámaras de ensayo 3 0,00138 m Receptora: 0,00124 m3 Lectura (Db) ponderada (A) Condiciones ambientales: Temperatura: 26ºC Humedad relativa: 80% Volumen de les cámaras de ensayo Emisora: Receptora: 0,00129 m 3 0,00121 m 3 Emisora: Freqüència(H Lectura (Db) z) Freqüència(Hz) 31,5 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k 16 k Lin Lectura (dB) 0 54,5 75,6 72,6 75,6 75,3 59,8 54,3 46,4 0 81,3 Lectura 1 Rg en dB (A)= Lectura ponderada (A) en dB 59,5 64 72,4 75,3 61 55,3 77,5 13,7 31,5 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k 16 k Lin 0 53,2 73,7 65,1 65,4 66,8 51,8 45,3 0 0 75,8 Lectura 1 Rg en dB (A)= 10 Li/10 0 44,6 57,6 56,5 62,2 58,2 50,6 44,3 -2 65,46 23,68 Tendría que ser de 46dB 1 28840 575440 446684 1659587 660693 114815 26915 1 3512977 100 80 60 dB CORCHO NEGRO Serie2 Lectura 2 caixa buida Lectura 3 Nivell emissió Lectura 1 100 80 60 dB ENSAYO LADRILLO MACIZO Serie2 Lectura 2 caixa buida Lectura 3 Nivell emissió Lectura 1 40 20 0 1 2 3 4 5 Hz 40 20 0 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 Hz 6 7 8 9 10 Muestra ensayada: Superfície de ensayo. Masa por unidad dearea: Condiciones ambientales: Temperatura: Humedad relativa: Superfície cámara receptora 0,04044 A' Superfície probeta 0,01664 S L3= 10*LOG(S/A) m3 m Area Absorción acústica ponderada de la caja A= αmx S 0,018198 CALIBRADO CÁMARA 26ºC 80% Volumen de las camaras de ensayo: Volumen Distancia del micro al altavoz: 0,0036 0,16 0,389 Freqüència(H z) 31,5 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k 16 k Lin Lectura (Db) 0 54,5 72,7 75,6 86,7 92,4 84 79 76,2 59,4 94,4 Lectura Lectura (Db) ponderada 10 Li/10 α Absorción acústica (A) 0 1 45,9 38905 56,6 457088 0,15 67 5011872 0,32 83,5 223872114 0,4 83,8 239883292 0,58 82,8 190546072 0,7 78 63095734 0,55 74,2 26302680 media 0,45 αm 88,75 749207758 10 log ? 10 Li/10 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1 2 3 CALIBRADO CAJA VACÍA Serie2 Lectura 2 caixa buida Lectura 3 Nivell emissió dB 4 5 Hz 6 7 8 9 10 1.1.1OBSERVACIONES Durant aquests assaig s’ observà la relació que la relació entre l’Índex d’aïllament acústic i la massa del bloc és inversament proporcional, un major massa per superfície (per variació del gruix de la mostra o de la densitat) equival a un menor aïllament acústic, així el bloc B que te un gruix menor que el C té un índex lleugerament superior. Segons aquests resultats a 1,5 vegades la seva massa, un bloc B aïlla 3 dBA més que un totxo, i el bloc C amb el doble de massa que un totxo aïlla 2 dBA més. Però les lectures obtingudes amb el bloc 1, no és poden considerar vinculants atès el seu reduït tamany i per tant no podria de servir de comparació amb els altres blocs ni amb la proveta de totxo, degut a que la transmissió indirecta podria ser major al no estar ajustades al màxim les tapes de la caixa i haver variat consi derablement el volum de les cambres emissores i receptores. Atès que els materials i elements constructius varien en torn a unes característiques tals que en promig i per divisòries d’una sola fulla, s’agrupen mostrant la tendència estadística d’establir una llei de massa en dBA, i a la fi i efecte de avaluar l’influencia de la densitat en l’aïllament, aplicarem la Llei de massa, segons les següents formules: -M ≤ 150 Kg/m2; RG = 36.5 log M – 41.5 dBA -M ≥ 150 Kg/m2; RG = 36.5 log M – 41.5 dBA Obtenim els següents valors: MOSTRA TOTXO BLOC 1 BLOC B BLOC C MASSA en Kg/m2 92,50 215,60 123,52 193,60 RG segons assaig en dBA 28,6 16,1 31,7 30,7 RG segons llei de Massa en dBA 34,6 43,63 36,84 41,97 Els Rg obtinguts per aquests assaig són inferiors als teòrics obtinguts per la Llei de massa, segurament degut als problemes de transmissió indirecta que es generen a l’interior de la caixa, i a que aquesta llei està calculada en base a la densitat aparent promig, sense tenir en compte l’heterogeneïtat interna del elements. 1.1.2CROQUIS DE L'EQUIP DE MESURA bloque C 24h AU 40% r 40% 14p Tiempos Tc 0 39,0 5 38,5 10 43,4 15 43,3 20 42,3 25 41,3 30 40,6 35 39,9 40 39,3 45 38,7 50 38,3 55 43,6 60 43,2 65 T media = 40,8 T1 36,8 36,6 38,6 38,1 37,8 37,6 37,3 37,1 36,9 36,7 36,5 38,4 38,0 T2 33,2 33,1 33,2 33,2 33,2 33,2 33,2 33,2 33,2 33,2 33,2 33,2 33,2 Tf 32,0 32,0 32,0 32,0 32,0 32,0 32,0 32,0 32,0 32,0 32,0 32,0 32,0 incremento de T Tc-Tf = 32,0 T1-T2 = 8,8 ªC 4,2 ªC 37,4 33,2 Superficie S =0,165x0,09m S= 0,01485 m2 e= 0,11 m Conocemos els Rs Rs = 0,22 m2ºC/W 0,85 ( tapial) 0,6(adobe) λ = K*e/(1-K*Cs) Sistema de tres ecuaciones y tres incognitas Q = SxKx(Tc-Tf) K= 2,3733 m2ªC/W Q = λxSx(T1-T2)/e λ= 0,546 W/m2ªc a 35 (tc-tf) / (Rs + ( e / λ ) =λ(T1-T2)/e λ= (e (tc-tf)/ Rc(T1-T2))-(e/Rc) λ= λ= BLOQUE 1 Tiempo 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 T media = Tc 39,1 38,6 42,2 44,1 42,5 41,6 40,6 39,9 39,3 38,6 38,0 44,3 43,1 T1 36,6 36,4 39,4 38,1 37,7 37,4 37,1 36,9 36,6 36,4 36,2 38,1 37,8 T2 31,4 31,4 31,4 31,4 31,4 31,4 31,4 31,4 31,4 31,4 31,4 31,4 31,4 Tf 29,7 29,7 29,7 29,7 29,7 29,7 29,7 29,7 29,7 29,7 29,7 29,7 29,7 incremento de T 40,8 37,3 31,4 29,7 Tc-Tf = T1-T2 = 11,1 ªC 5,9 ªC 0,415 W/m ºC 0,546 W/m ºC a 0 ºC a 35 ºC K= K= 1,06 W/m2 ºC 1,30 W/m2 ºC Superfici S= S =0,115x0,085m 0,01063 m2 Observaciones Al realizar este ensayo se observa que los resultados en las muestras de corcho y ladrillo silicocalcario perforado, de los que conociamos el coeficiente de conductividad térmica, no se corresponde a la conductividad que indican las tablas. Esto que podría parecer un error de calibrage de la caja, es debido a que todos los materiales tienen una variación de la conductividad con la temperatura, y los coeficientes de conductividad que proporcionan las tablas són a una temperatura de 0 ºC. Como que los materiales tienen esta variación de conductividad en función de la temperatura, se procura que los materiales ensayados tengan un grueso parecido. Los resultados se dan unos coeficientes de conductividad de 0,435 W/mºC el bloque 1, y de 0,546 W/mºC el bloque C. De los resultados obtenidos se puede concluir que los bloques tierra AU con derribo comprimido són unos materiales con unas buenas características aislados que superen en muy la de el obra cerámica ya que la fábrica de ladrillo macizo tiene una conductividad de 0,87 W/mºC, la de ladrillo calado 0,76 W/mºC y situen los bloques de derribo comprimido a la altura del ladrillo agujereado y de los ladrillos silicocalcareos perforados con un coeficiente de conductividad térmico de 0,49 W/mºC, y 0,56 W/mºC respectivamente. Los materiales con los que podemos comparar los bloques tierra AU de derribo comprimido són el ladrillo cerámico macizo (0,87 W/mºC) y los ladrillos silicocalcario macizo (0.79 W/mºC), estos materiales presentan un coeficiente de conductividad muy superior los bloques de derribo comprimido confirmando que la tierra es un buen material aislante, ya que tiene un coeficiente de conductividad un 44% inferior al ladrillo macizo y un 38% inferior al ladrillo silicocalcario macizo. Determinación del contenido de Arcillas Base del Grupo I. Caolinitas, Montmorillonitas, Illitas, Cloritas, Vermiculitas. El anàlisis termogravimètrico (ATG) registra los cambios de masa de un material concreto, en fase sólida, amorfa o cristalina, en función de la temperatura y contrastado con un material inerte: m (T,t) Las gráficas obtenida de ATD/ATG muestran los picos característicos de las illitas ( 36% respecto los finos), mínimamente de Caolinita (8%)y Montmorillonita.(4%) Determinación de la composición. Ensayos químicos. Fracciones solubles Para la evaluación del contenido de silice soluble activa de las tierras estabilizadas con cemento portland al 14%, cabe considerar que en éste representa un 2.59% del peso total. Para su evaluación debe considerarse también, que las fases SCH del cemento son solubles en ácido clorhídrico y en ácidos débiles como el acético. -SiO2 Sílice soluble. Variabilidad con la estabilización. -R2O3 Elementos trivalentes solubles. Variabilidad con la estabilización. -Ca++ Na+ K+ Mg++ Cationes presentes. Variabilidad con la estabilización. -Capacidad de intercambio catiónico28 en m.e.q29. Evaluación de los carbonatos Para la evaluación de los carbonatos se ha empleado el método del calcímetro de Bernard, obteniendo el % a partir de la siguiente fórmula : % Co3Ca= 0,39 x Volumen calcímetro/ peso muestra Minoritarios.Absorción atómica: sulfatos SO3-, nitratos, Materia orgànica, cloruros Cl-, Fe2O3, TiO2,Cationes de cambio (Mg2+, Na+, K+,Ca2+) 28 29 Grim en 1962 relaciona el M.e.q con el límite líquido, y encuentra su relación directamente proporcional. Miliequivalentes. Peso/peso atómico x1000 1meq=6x1020 cargas electrónicas respecto a la valencia. Para valorar el contenido de cloruros se ha utilizado 10cm3 de dilución con 20 gotas de cromato de potasa, en un erlenmeyer pequeño. Se valora la cantidad de nitrato de plata para que la dilución alcance un color amarillo. segons Assaigs. Lab. Oficials. Norma. Americana AOAC. solub.1/2,5 solub 1/5 Conductividad Sales solub. mgr/ml PH NO3- Cl- Ca++ Ca++ CaCo3 ‰ No. ASTM D,4972-89 Cl2Ca 15% bueno cgr/Kgr mgr/Kgr 2.930 9,75 126 62,09 4,50 71 29,30 3,12 nº Muestra localización Nota.Datos geológicos SiO2 Cristalizado e insolubilizado Al SiO2.Soluble M.P probeta experimental. Comparación teórico y el real nº L Si.Soluble ph13.sosa 30º.24h.Método gral.mat.construcción %x10,000=mg/Kgr SiO2.Soluble ph13.sosa 30º.24h.Método gral.mat.construcción %x10,000=mg/Kgr AU AU7p 20.240 22.858 1.309 AU14p AU7p 13337,108 6 17412,336 3 5662,9786 6 43300 48900 2800 Interpretacion resultados anàlisis químicos de las muestras au. Las muestras SF14p y SF7p analizadas através del Método para determinación de Sílice y Trivalentes para tierras de Gomà-Barbeta dan como resultados 3700mg/Kgr y 2800mg/Kgr de SiO2, y 10.000mgr/Kgr y 10.700 mgr/Kgr de elementos trivalentes Al2O3+TiO2+Fe2O3 respectivamente. El aumento de sílice soluble en sosa al aumentar el cemento es indicativo que la formación de fases SCH aún estan en proceso de formación debido a su proceso lento de cristalización (1-2años), a pesar de acelerar la reactividad con curado a 60ºC. A parte el medio altamente alcalino provocado por el exceso de cationes Ca++, tal como han indicado los anàlisis de absorción atómica Ca++>1200mgr/Kgr, que provocan la presencia de más SiO2, proveniente de las últimas capas de las arcillas caoliníticas. En cuanto a los procesos de reducción de trivalentes se explica a partir de la rápida formación de fases ACH, aluminatos, ferroaluminatos y sulfoaluminatos de cal, que nos dan las primeras resistencias de la tierra estabilizada. Esta reducción se da a pesar del incremento de cemento, que por si solo da un aumento de 4200gr/Kgr de alumina en la mezcla, la cual como vemos no aparece desaparece. MUESTRA COV Se trata de una tierra arcillosa magra, proviniente del nucleo rural de Covachuelas, cerca de la histórica Sepúlveda en la provincia de Segovia. Las tierras se están utilizando para la ejecución de bloques BTC, que serviran para un proyecto de vivienda y un centro de Turismo rural, diseñados por el propio autor de esta Tesis. Análisis Arquitectónico Arquitectura popular local Por la mala calidad de los materiales térreos autóctonos, y la presencia de piedra, es dificil ver viviendas tradicionales totalmente de tierra. No obstante en la cuenca cuaternaria de Ayllón (grafiada en el mapa geológico ningún. 0 con color gris) se utilizaba de forma generalizada el adobe. Además la tierra es utilizada en el proyecto como material de construcción a manera de relleno y aglomerante bajo teja y como argamasa para la unión de la mampostería de piedra. Descripción del proyecto El proyecto donde se aplica de nuevo la Tierra como material de construcción es la rehabilitación de una Tenada agrícola como Centro de Turismo Rural, en el nucleo de Covachuelas (Segovia), con criterios de ecobioconstrucción sostenible, entre los que destacan la aplicación e integración de energías renovables, la recuperación de aguas pluviales y residuales, la recuperación de materiales y tecnologías autóctonas, y el diseño de una cubierta orgánica que posibilita la fusión y resolución de todos estos parámetros. Posibles estabilizantes disponibles autóctonos Grado de disponibilidad y coste. Tradicionalmente en esta zona de Sepulveda y Ayllón se utilizaba el adobe estabilizado con paja. “Tierra del barrero, cribada, sin impurezas; paja de trillar, ni muy gruesa ni muy fina; yagua... Estos son los elementos base de la fabricación de los adobes”.30 Otro estabilizante físico vegetal disponible sería el entramado de enebro, madera resinosa, muy demsa y duradera procedente de un tipo de árbol parecido al ciprés. Chimenea y cerramientos ejecutadas con entramado de enebro, tanto para ir enbarrado (derecha) o para ir cerrado con adobes en espiga o en fábrica de sogas. Estructura entramada y revocada con el mismo barro. En referencia a las estabilizaciones físico-químicas en la zona no se dispone de materiales con actividad puzolánica, cenizas volantes o de cáscara de arroz 30 LA ARQUITECTURA DEL BARRO. Jose Luis Alonso Ponga polvo de ladrillo, e inclusive la oal no es una material habitual. En este análisis de disponibilidad, parece que el cemento portland es el que brinda menores problemas. También, debido a la proximidad de Madrid se dispone sin demasiada dificultad de estabilizantes químicos como la sosa caustica y el silicato potásico. Personal cualificado y medios auxiliares disponibles. En la zona se ha perdido totalmente la tradición de construir en tierra, y no se dispone de personal cualificado. A la vez el promotor no disponía de demasiados recursos económicos, por lo que de entrada se contaba en parte desarrollar el proyecto mediante autoconstrucción, apoyada puntualmente por el trabajo de profesionales de la construcción. La obra además se encuentra bastante alejada de los nucleos más importantes, accesible sólo mediante una pista forestal estrecha, no apta para según que vehículos. Ello dificultaba enormemente traer materiales y medios auxiliares como gruas o camiones de gran tonelaje. Parámetros socio-culturales apropiación de la tecnología para la Según el punto anterior, es indispensable adoptar una tecnología muy sencilla de ejecutar, rápidamente asumible por el promotor y mano de obra habituada a la arquitectura convencional de hormigón y ladrillo. Así, parece lo más adecuado el uso de una tecnología de construcción con tierra con similitudes a la obra de fábrica, con pequeños elementos, y sin uso de grandes medios auxiliares, como encofrados o gruas. El Adobe y el BTC son, en este caso, los más adecuados, acercándose a la vez a la tradición constructiva de la zona. A pesar de ello el adobe se descartó por no disponer de las misma resistencia y durabilidad que el BTC, lo cual en muchas ocasiones es un handicap para que sea aceptado de nuevo. Factores de curado, defloculación endurecimiento derivados del clima local y El nucleo de Covachuelas, se encuentra en una zona climática continental fría, con variaciones térmicas muy bruscas. Los inviernos son bastante duros con presencia de hielo y nieve, de lo cual se deriva la necesidad de trabajar en épocas estivales, si se quiere curar la tierra con garantías de durabilidad. Tradicionalmente es lo que se hacía, dejando únicamente para el invierno los trabajos de preparación de la tierra, ya que los procesos naturales de gelifracción y humectación generaban una defloculación y esponjonamiento de la tierra arcillosa muy efectivos. Otro factor climático a considerar es el viento de poniente, constante y en ocasiones de cierta fuerza. Ello comporta una perdida muy rápida de la humedad de fabricación de los elementos constructivos, con la consecuente disminución, en los fraguados, de formación de nuevas estructuras físico-químicas resistentes y durables. A su vez se generan mayores tensiones superficiales de secado, causa directa de la aparición de fisuras por retracción. Ésto puede minimizarse con la utilización de toldos sobre la obra hecha, para protegerse tanto del viento como de los saltos térmicos día-noche y heladas, y también poder así aumentar la temperatura de curado. FACTORES CLIMÁTICOS A CONSIDERAR Riesgo de heladas Viento Oscilación térmica/Riesgo a fisuración Condiciones de curado Si/fuerte De Octubre a Mayo. –12ºC Si/fuerte Poniente, y con lluvia. Si/fuerte 20ºC malas Protección con toldos/ ejecución de trabajos en verano/ humectación constante. Análisis ciclo de vida del material 1ª Fase. Inventario Para determinar el ciclo de la vida del bloque de tierra comprimida BTC se realiza inicialmente un “inventario” de los inputs y outpus del material desde el momento de fabricación, durante toda su vida útil, hasta su proceso de destrucción. Éste está en fase de homogeneización y normalización muy avanzada a nivel mundial por ISO y en el àmbito español por AENOR. En algunos países como Suiza, en que desde finales de los 80 ya disponen de datos bàsicos de inventario global del país, como son los estudios BUWAL 132 y el 250, cómo revisión, desarrollados por EMPA, están facilitando la realización de ACV en el campo de los envases y en la selección de los procesos de tractamiento de los residuos. Éstos se miden como Kilogramos de materias primas para la producción del material, y de los subproductes o residuos, el gasto energético para la construcción medido en Megajoules por Kilogramo, MJ/Kgr=239 Kcal/Kgr=3.6 Kw/h Kgr, las emisiones de CO2/ SO2/NO3/CFC-HCF, los contaminantes implícitos en el propio producto o en la fase de resíduo. Para la cuantificación de dichos parámetros se ha utilizado un pequeño programa de ayuda, el MATECOB, desarrollado en la Universidad de Girona, y dirigido por el mismo autor de la Tesis. Esencialmente evalua el gasto energético, y las emisiones a la atmósfera derivadas del transporte y funcionamiento de la maquinaría ímplicita en los procesos de extracción, fabricación, y puesta en obra de un material de construcción. Los resultados obtenidos del Inventario energético de un BTC desarrollado en Covachuelas con prensa manual Geo 50, transportada desde otra obra alejada a 400kms, es el siguiente: - En una primera instancia sí se evaluan los costes energéticos principales en un Bloque estabilizado con yeso y cemento Natural resulta: ------------------------------------------------------------------- Inputs -------------------------Tierra Cemento Natural Yeso Agua Gasto energético fabricación Cantidad 4,2 Kg 0,65 Kg 0,35 Kg 0,87 l 0 Energía 0,1 Mj/Kg 3,8 Mj/Kg 3,1 Mj/Kg 0 Mj/Kg 0 Mj/Kg E. /Bloque E./Kg 0,42 Mj 0,02 Mj 2,47 Mj 0,42 Mj 1,08 Mj 0,18 Mj 0 Mj 0 Mj 0 Mj 0 Mj 0,82 Mj/Kg TOTAL 3,97 Mj/Bloque ------------------------------------------------------------------ Outputs ------------------------Sobras de material Emisiones proceso principal Vertidos al agua Quantitat 0,6 Kg 0 0 Energia 0,49 Mj 0 0 Teniendo en cuenta los datos recojidos y el proceso de producción de los bloques se obtiene una energia de 3,56 Mj por cada bloque aproximadamente, lo cual representa una repercusión energética por Kg de material de 0,82 Mj. Para el estudio para la construcción de bloques de tierra comprimida se ha considerado: que la captación de la materia prima estaba a menos de 500 m; que la extracción y apilonado de la tierra se realizaba con medios mecánicos; la existencia de transporte interior a la obra de bloques y materias primas; el suministro de estabilizantes, cemento natural y yeso, se realizaba con camión mediano; y que la producción de los bloques era mediante prensa de accionamiento manual in-situ. En el proceso de fabricación principal del bloque sólo hay gasto de transporte de las tierras dentro de la obra, hecho habitual ya que la tierra es un material al alcance en casi todos los proyectos. Además hay que considerar que sí la tierra proviene de los trabajos de excavación de la propia obra, el gasto energético consecuente queda repartido. Otros parámetros indirectos que repercute notablemente en la evaluación energética, y que quedan omitidos, son el propio transporte de los medios auxiliares empleados en la obra y los morteros y medios de puesta en obra. Tal hecho se considera en el programa MATECOB. Así, sí evaluamos la Energía unitaria del BTC, estabilizado con un 10% de cemento portland, ejecutado en Covachuelas incluyendo la misma ejecución y transporte de los estabilizantes, y de la prensa desde 400 Km de distancia, los resultados aumentan notablemente. 2ªFase. Evaluación Ambiental del impacto Algunos de los aspectos que dificultan la aplicación masiva de ACV, son la difícil interpretación objetiva del impacto ambiental a partir de los datos obtenidos en el inventario -listado de valores numéricos de parámetros ambientales con significados poco claros-. Por hacer frente a estos problemas desde 1993 la SETAC a través de su grupo de trabajo de impacto está sistematizando las diferentes fases de la evaluación de impacto (clasificación, caracterización, valorización y normalización.) Durante el proceso de fabricación del bloque no se produce ningún tipo de contaminación ni acústica, ni gaseosa, ni térmica, sólo se producen los residuos de las mermas que son a la vez reciclables posteriormente como árido y tierra inerte. La carga medioambiental que tendrá el bloque de tierra comprimida será aquella proveniente de la obtención de cada uno de los materiales que intervienen. La carga medioambiental de un material es todo el conjunto de consecuencias negativas que tiene sobre el medio la producción de éste, teniendo en cuenta la extracción de la materia delgada, el consumo energético en la manufacturación y elaboración, las emisiones, etc..., en definitiva todas aquellas consecuencias negativas sobre el medio ambiente que se producen como consecuencia de la construcción del material. Se tienen que minimizar las mermas para no derrochar energía, materiales y recursos, y una vez se ha producido ésta se puede recoger el material sobrante y reutilizarlo para construir nuevos bloques como árido de reciclaje. El impacto que provoca el bloque de tierra comprimida como árido, sobre la salud humana, proviniente del reciclaje durante su proceso de construcción, es nulo. Ecológicamente el único impacto ambiental que se produce es el propio de cada uno de los materiales que entran en el proceso como inputs, ya que la fabricación es manual. La valoración de impacto sobre los recursos se encuentra en un caso similar, añadiendo la extracción de la tierra como explotación de recurso, pero siendo ésta muy mínima por la gran abundancia del material Durante el transcurso de la su vida útil el material no desprende ningún tipo de radiación ni productos tóxicos, es un material durable y de fácil mantenimiento. No sufrirá el ataque de microorganismos si se escoge el adecuado revestimiento. Térmicamente es un material muy ventajoso que presentará un gran ahorro energético por climatización. Los análisis energéticos del bloque de tierra comprimida como árido proveniente del reciclaje de escombros depende en gran medida del tipo de producción y de la localización del centro. Clasificación Uno de los elementos más interesantes del ACV es su aportación de pasar de una visión vectorial de los estudios ambientales de los 80 (aire, agua, residuos) a una nueva clasificación mucho más específica de los impactos en tres macro áreas como son el agotamiento de los recursos, contaminación y las transformaciones físicas. En el campo del agotamiento del recurso es necesario diferenciar entre los recursos no renovables (petróleo, carbón,...), el ciclo del agua o los de flujo continuo como el suelo y el viento. En el apartado de contaminación son de destacar los afectos en el cambio climático, agujero de ozono, toxicidad humana, foto oxidación, acidificación, eutrofización, ruido, olores,... y las transformaciones físicas como los impactos en las plantas y animales, usos del sol, introducción de nuevas especies, impactos sobre el hombre no tóxicos. La confección de una lista normalizada de clasificaciones con un número acotado de impactos, facilitará la comparación de los resultados de estudios ACV entre diferentes países. Caracterización Es un apartado complejo ya que la transformación de diferentes parámetros ambientales (CO2, CH4, CFC,..) que ocasionan un impacto en el efecto invernadero es difícil de homogeneizar de forma objetiva en un único valor. Esta problemática se complica más cuando los parámetros de impacto no son globales sino locales. Una de las estrategias que se están aplicando en algunos estudios por simplificar esta fase es considerar solamente las emisiones que superen los niveles máximos permisibles locales. Otra vía se basa con el concepto de "less-is-better", en que aunque el producto estudiado no supere los umbrales la prevención es básica puesto que puede existir un factor sumatorio de pequeños impactos. Valoración Integra los aspectos económicos, toxicològicos y sociales ocasionados por los impactos ambientales. La tendencia actual de integración de las diferentes formas de realizar el estudio de impacto van encaminadas a considerar los aspectos locales y a simplificar al máximo, sin perder la objetividad de evaluación de impacto. En la actualidad SETAC y ISO están trabajando en la optimización y homogenización de esta fase. Como se observa, energéticamente el bloque de tierra comprimida representa un material muy ventajoso, si se tienen en cuenta la repercusión energética de sus 0,82 Mj/Kg, en comparación con los 2,86 Mj/Kg de la fábrica cerámica maciza, o los 2,85 Mj / Kg del ladrillo perforado y los 2,96 Mj/Kg del ladrillo hueco. Así por ejemplo no habrá el misma gasto energético para bloques autoconstruidos, o bajas producciones de tipo manual, que procesos industrializados para la obtención de bloques que aunque incrementaría un poco el consumo energético en cuanto al proceso de compresión y transporte, repercutiría en una mayor calidad y capacidad de control del mismo, en definitiva en un mejor producto. A parte esta mecanización del proceso no produciría un incremento de consumo energético excesivo si se localiza en una zona próxima al punto de extracción de tierras. MATERIAL Acero comercial (20% reciclado) Acero 100 % reciclado (teórico) Aluminio primario Aluminio 100% reciclado (teórico) Aluminio comercial (30% reciclado) Arcilla cocida, ladrillos y teja 800-850ºC Arcilla bicocción materiales ceràmicos vitrificados 900-950ºC Arcilla cocida. Sanitarios y gres porcelánico Monococción de baja porosidad.1100º-1150ºC Monococción porosa semigres cocción fuerte 1000-1050ºC Cerámica Klinkerizada 1250º-1280ºC Porcelana Técnica 1320-1350ºC Reciclaje cerámica Arena Asfalto, en tela Corcho aglomerado Cemento32 Fibrocemento (de amianto) Fibrocemento (de fibras sintéticas o madera) Cobre primario Cobre comercial (20% reciclado) Fibra de vidrio Grava Contenido energia primària31 (MJ/Kg) 35 13±3 210±78 23 160 4.3±2( en función tipo de horno continuo o discontinuo) 10 27.5 0.7 0.1 10 6.2 7.2±1.8 6 9 170 70 30±5 0.1 31 Method for analyzing the environmental impact of the elements in building construction. Aut. H.Coch, A.Cuchí, A.Isalgué, A.Rifà. ETSAB. UPC 32 Análisis actividad industrial en España 1992 ( 2.5Mj/Kgr). Estudio CEE DGXVII.1992. En 1990 = 2.9Mj/Kgr. Madera de clima templado Madera tropical Madera, tablero aglomerante sin formaldehidos Madera, tablero aglomerado con formaldehídos Madera, tablerocontraplacado Pintura plástica (de base acuosa) que cumpla norma ecológica Pintura plàstica de base aquosa Pinturas y barnices sintétics (esmaltes) ( de base de disolvents orgánicos) norma Policloropreno (neopreno) Poliestireno expandido (EPS) Poliestireno extruído (XPS) con agente inflante tipo HCFC. Poliestireno extruído (XPS) con agente inflante tipo CO2 Polietileno (PE) primario Polietileno (PE) reciclado (més del 70%) Polipropileno (PP) primario Polipropileno (PP) reciclado ( més del 70%) Poliuretano (PUR) con agente inflante tipo HCFC o diclorometano Poliuretano (PUR) con agente inflante tipo CO2 o similar PVC primario PVC reciclado (más del 70%) Vidrio plano Vidrio plano reciclado Yeso 3±1.8 6±1 14 14 5 20 20 100 100 120 100 100 75±10 n.d. 80 n.d. 70 70 80 n.d. 21±3.8 15±5 3.2±2 MATERIALES COMPUESTOS MATERIALES Mortero M-40/a Mortero M-80/a Hormigón H-150 Hormigón H-175 Hormigón H-200 Fàbrica de ladrillo hueco Fàbrica de ladrillo perforado Fàbrica de ladrillo macizo Forjado de bovedilla cerámico y losa hormigón Contenido de energia primària (MJ/Kg) 1 1.34 0.99 1.03 1.13 2.96 2.85 2.86 585Mj/m2 Estrategias de simplificación de ACV. Sreening ACV Uno de los problemas de la evaluación del impacto ambiental deriva del elevado tiempo para su realización (más de cuatro años por un estudio de ACV de envases y embalajes) y su elevado coste ocasionado por la reducida disponibilidad de información ambiental por los nuevos productos. En la actualidad los estudios de simplificación metodológicas están relacionadas en la obtención del mejor equilibrio entre la cantidad de parámetros ambientales a estudiar y su grado de detalle por obtener un inventario optimo con los mínimos recursos económicos, con un tiempo corto para poder facilitar la toma de decisiones ambientales. Una de las actuaciones en esta linea son los trabajos desarrollados por la Universidad de Berlin por la vía de nuevas estrategias de "escreening" ACV para el diseño de productos más respetuosos con el medio ambiente. El proceso consiste en seleccionar las etapas y flujos más impactantes del proceso y cuantificarlos de forma cualitativa (elevado, moderado o bajo impacto), posteriormente en los aspectos de elevado impacto, completadas con datos semicuantitativos. Los resultados preliminares anteriores indican que esta metodología simplificada es factible para estudios con poca disponibilidad de tiempo (seis meses) y de recursos. En la Tesis se propone resumir todos estos parámetros en un solo cuadro, de uso comparativo entre los diferentes materiales: ANÁLISIS ECOBIOCONSTRUCTIVO DE IMPACTO AMBIENTAL. ACV MATERIAL INVENTARIO BTC. INPUTS-OUTPUTS durante Extracción Fabricación Transporte Aplicación-construcción Uso y Mantenimiento Deconstrucción Reciclaje Procedencia Covachuelas Factores Energéticos En Mj/Kgr Emisiones residuales En Kgr gaseosas COV ( compuestos orgánicos) CO2 NOx SO3agua aceites metales hidrocarburos polvo fibras Restos Entorno Bioclimáticos Salud y Bioconstructivos Paisaje natural y Urbano Apropiado a la Cultura local Masa térmica Aislamiento térmico Permeabilidad al vaportranspirabilidad Cargas electrostáticasradioactivas y polvo Aislamiento acústico. Durabilidad líquidas sólidas VALORACIÓN Factores Arquitectónicos Si/no Mano de obra Cualificación –apropiación de la tecnología Morfologías derivadas y soluciones arquitectónicas Principalmente se utiliza el material tierra en forma de BTC, efectuado en la prensa manual GEO 50, aunque también se utiliza en los morteros bastardos. Los bloques estan colocados en la planta piso, en aparejo de sogas y tizones de 30 cms de grosor. El bloque estabilizado queda visto al exterior debido a su resistencia. Tipología de suelo y su composición. Ensayos cristalográficos petrográficos y químicos Identificación visual y organolépticas de la Tierra COV Información del Mapa Geológico V Por la consulta al mapa geológico del Instituto Minero y Geológico de España, se extrae que la zona corresponde a terrenos miocénicos (color amarillo. Terciario/Neogeno), con presencia de formaciones calcareas del Cretácico inferior. Cabe destacar que podría haber la existencia de materiales alóctonos provinientes de la erosión de la Sierra del Guadarrama compuesta por Pizarras y Grauvacas del Precámbrico. De la publicación de la Reunión Hispano – Belga sobre materiales arcillosos, página 213, se extrae que los materiales de la Cuenca del Tajo son ricos en Saponitas y Montmorillonitas magnésicas, con presencia de sepiolita y calcita. Erosión, deslizamientos y formación de microrelieve La zona geológica tiene eminentemente un carácter calcáreo, debido a las formaciones rocosas miocénicas que afloran por la erosión fluvial del río Duratón. Por ello los depósitos sedimentarios térreos poseen un gran número de rocas disgregadas. El microrelieve local es bastante suave, a excepción de las peñas calcareas. No hay presencia de taludes consolidados verticales, sino a contrario estos aparecen bastante erosionados. Descripción del lugar y forma de obtención de la tierra La tierra está compuesta por restos de otras viviendas rurales y materiales aluviales sedimentarios. Ésta es muy superficial, ya que a poca profundidad se encuentra la roca. La extracción de tierra para la obra se efectua con excavadora, la cual amontona directamente la tierra a utilizar pasandola por zarandas con malla de 2.5cms, con el consiguiente ahorro de cribado mecánico. Para estas operaciones no hay problemas de limitación de superfície de trabajo. Color de la muestra de tierra en seco y en dispersión en agua Color de la tierra. Carta R-214 G-209 B-163 CAOLINITA. Ligeras erosiones o tubificaciones. Desprendimientos. Formaciones graníticas, basálticas, areniscas, con buen drenaje. Color gris claro o blancas, moteado o jaspeado,rojo, y naranja. Baja plasticidad, baja cohesión y no expansivo. Tamaño promedio ≅ 1µ ILLITAS. Formaciones de lutitas y pizarras, alta salinidad. Agrietamiento intenso y profundo de 30 cm. o más, si son ricas en calcio espaciamiento de 5 a 6 cms. Color café o café-rojizo, dispersiones amarillo-café a rojo-café. Tamaño ≅ 0 1µ MONTMORILLONITA. Micro relieves superficiales, rugosos superficialmente si hay gran salinidad. En formaciones basálticas, con poco drenaje. Se dan en formaciones calizas, de lutitas y pizarras. Color gris oscuro y negras, y moteado o jaspeado en color amarillo, naranja y gris, dispersión en color amarillo-café a rojo-café. Tamaño promedio ≤ 0.01µ. Altamente expansiva, muy plástica, permeabilidad extremadamente baja MICA. Partículas pequeñas de alta refracción, blancas (moscovita )o negras (biotita). Sin cohesión, se meteoriza fácilmente compactable Hidróxido de hierro Fe(OH)3 Hidróxido Fe +++ Fe → Fe + 2e = O2+2e →O2 o ++ Caolinitas + OH -- Óxido ferroso Fe3O2 Illitas Cloritas Montmorillonitas Fe(OH)3 ⇔FeO(OH)+H2O↑ FeO(OH)⇔Fe2O3 +H2O↑ Oligisto Sulfuro de hierro S Fe Corrosión electrolítica del hierro. Aguas superficiales:Coloración, turbidez y encharcamiento. El color de las aguas superficiales es un poco más claro, y su turbidez es baja. Se producen encharcamientos en las zonas cercanas al río, pero en los caminos y campos existe muy buen drenaje, ello podría ser indicador de que no hay un exceso de arcillas en la tierra. Inclusiones de carbonatos, hierro, raíces, y materia orgánica. La vegetación es muy escasa, siendo la hierba el elemento predominante, por ello en la tierra casi no hay presencia de raíces o hierbas. A pesar de ello la primera capa superficial del suelo se retiró por la presencia de excrementos de oveja. Por la descripción geológica, es evidente que sea normal la presencia de procesos de carbonatación por el ataque sobre el CaCO3, a pesar de ser insoluble en agua. El elemento causante del ataque es el ácido carbónico atmosférico, producto de combinación del agua con el CO2 del aire y que puede ser enriquecido por la materia orgánica presente. Entonces el Carbonato cálcico se convierte en bicarbonato cálcico, el cual sí que es soluble en agua, con lo que la roca pasa a ser erosionable. La expresión química que describe el proceso es la siguiente: CaCO3,+CO2+H2O↔Ca (HCO3) Textura y consistencia. Aparentemente la tierra tiene una consistencia media, con una textura limo-arenosa, establecido por los ensayos de campo, cilindro 5-15cms, el ensayo de la lengua, y el del tacto, descritos en el capítulo de los antecedentes. Obtención y recogida de muestras Obtención y recogida de muestras Las muestras fueron tomadas de la misma obra, del nucleo rural de Covachuelas, de los montones de tierra preparada para ejecutar bloques comprimidos de tierra estabilizada. Ésta procedía de una mezcla de ruinas de muros de tierra y piedra, y de taludes cercanos a la Tenada. Para la realización de BTC se hace indispensable homogeneizar el material y seleccionar el tamaño máximo del árido para conseguir una mezcla de tierra adecuada. La tierra presentaba piedras de tamaño superior a 5cms, y terrones compactados que fueron apartados antes de preparar la tierra estabilizada. En obra, ésto se ha efectuado por tamizado, y por el proceso tradicional de defloculación natural de la tierra al dejarla al aire libre para que sufra un proceso de humectación-desecación-gelifracción invernal. Selección del material elaboración de probetas. para la En el laboratorio se ha estandarizado la disgregación de los nódulos de arcilla mediante el empleo de 25 golpes de maza metálica de 1Kgr, dejándola caer desde 20cms de altura. Posteriormente se ha cribado el material por tamiz estandarizado de 25mm. Procedimiento de obtención de las probetas El estudio de laboratorio se efectuó con muestras de bloques comprimidos en una prensa GEO 50, ejecutados a una presión de unos 20Kp/cm2, y dosificaciones de agua óptima para conseguir una resistencia y densidad máximas y una absorción mínima. Los bloques con medida de 29x14.5x11 fueron cortados por la mitad mediante disco de diamante, para ajustarse a la medida de la prensa de rotura a compresión, a la vez que se facilitaba su manejo en otros ensayos. También se han utilizado microprobetas de laboratorio, elaboradas con un molde metálico desmontable de 5 cms de radio y altura 5 cms, relación 1/1, y una serie de 1.4x1.4x5 cms. Cabe citar que algunas probetas pueden mostrar coqueras y defectos de compactación debido a las pequeñas dimensiones del molde, sí no se adquiere método en el rellenado y compactado. El sistema manual, como en el Proctor, no permite una compactación uniforme, a la vez que se da un efecto de disipación de presión por la fricción y adherencia a las paredes del molde de la tierra. Con ello es difícil establecer una presión estándar equiparable a cualquier tipo de premsa. En menor medida se da en los moldes estándar de mayor tamaño, como los del Ensayo Proctor, peró aún y así se producen coqueras, a la vez que las lecturas de volumenes para contabilizar densidades, no contemplaban el error variable que produce la retracción de las arcillas en su secado. Por lo que se reitera en la necesidad de mecanizar el compactado de la tierra con una prensa hidráulica. Codificación A continuación se relacionan toda la serie completa de probetas utilizadas para el estudio de la muestra de tierra COV, así como lsas dosificaciones empleadas en peso. Como fase experimental se han estudiado diversas dosis de estabilizantes asequibles, para poder establecer los más óptimos en función de las prestaciones de durabilidad y resistencia. Éstos son el Cemento Portland (P) en un 14% y 7%, los cementos naturales en un 7% con adicciónn de yeso al 3% para provocar la formación de aluminatos y sulfoaluminatos, y la cal aérea al 6% combinada con una adición puzolánica, polvo de ladrillo cocido. Además se incorporan estabilizantes químicos capaces de liberar mayor silice y deflocular a las arcillas presentes, cómo la sosa caustica NaOh y el silicato sódico. nº Muestra cal gr. Y +Cn % cemento gr. % aigua a. relació a/c relació a/c+<80µ M.P probeta experimental. El número determina la cantidad de estabilizante utilizado La letras definen los estabilizantes según: P-450Molins 0,5 alçada microprobetes 3,7 DOSIFICACIÓN MEDIDAS MUESTRA ESTABILIZACION P= Cemento portland C= Cal Y=Yeso Cn= Cemento Rápido natural hr= %humedad en peso nº c.grs % c.grs % a. a/c ± a/c+<80µ ∅ COV COV7p10%HR COV7p11%HR COV 14P10%hr COV14p 11%hr COV7y14Cn COV7y14Cn 13%hr COV7y14Cn 14%hr COV7y14Cn 15%hr COV3y7Cn+2%SiNa COV3y7Cn+3%SiNa COV3y7Cn+4%SiNa COV3y7Cn+5%SiNa COV3y7Cn+6%SiNa COV3y7Cn+7%SiNa COV3y7Cn+2%OHNa COV3y7Cn+3%OHNa COV3y7Cn+4%OHNa COV3y7Cn+5%OHNa COV3y7Cn+6%OHNa COV 18R''6Ca 13%Hr COV 18R'6Ca 14% Hr COV 18R'''6Ca 16%Hr COV 8P 6Y 6Cn 1% Na OH 0,00 0,00 0,00 0,00 0,36 0,33 0,32 0,32 31,69 31,69 31,69 14,20 15,66 14,94 14,91 13,56 15,61 13,99 14,31 8,80 8,71 7,85 0% 0% 0% 0% 21% 21% 21% 21% 21% 21% 21% 10% 11% 11% 11% 11% 11% 10% 10% 6% 6% 6% 14,12 15,86 13,17 16,94 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 26,41 26,14 23,56 2/15palas 10% 11% 10% 11% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 18% 18% 18% 8% 14,12 15,86 13,17 16,94 17,76 18,45 18,62 18,96 18,11 18,11 18,11 17,04 17,89 17,08 17,04 15,49 17,84 16,79 17,17 19,07 20,33 20,94 3/4 cubo 1 1 1 1 49,65 55,67 57,57 58,69 0,571 0,571 0,571 1,2 1,143 1,143 1,143 1,143 1,143 1,2 1,2 0,722 0,778 0,889 0,14 0,16 0,13 0,17 0,17 1,22 3,00 3,05 2,91 2,91 2,91 2,74 2,88 2,75 2,74 2,49 2,87 2,70 2,76 4,68 4,98 5,13 5,185 5,21 5,21 5,18 5,11 5,23 5,17 5,22 5,11 5,11 5,11 5,11 5,11 4,59 5,11 5,11 5,11 5,11 5,11 5,11 5,11 19,63 4x4x4 1/2l sosa al30% COV Y CN COV 8P COV 8P 1% Na OH COV 8P 4% Na OH COV 8P COV 8P COV 8P 3Y COV 8P 3Y COV 8P 3Y 1pala yeso 1/2l sosa al30% 2l sosa al30% 2/15palas 2/15palas 2/15palas 2/15palas 2/15palas 2/15palas 8% 8% 8% 8% 8% 8% 3/4 cubo 3/4 cubo 3/4 cubo 3/4 cubo 3/4 cubo 3/4 cubo 1,4 1,4 1,4 14x12 14x8 14x9 14x10 10,77x14,26 10,1x14,0 3,9x3,9x1,4 3,9x3,9x1,5 3,9x3,9x1,6 1.1.1.1.1.1. Ensayos físicos efectuados para detectar problemas constructivos del material sin estabilizar Evaluación de la Estabilidad volumétrica mediante el Ensayo de Retracción Con una muestra de barro de plasticidad normalizada33, se rellena un molde de probetas cúbicas, preferentemente plástico o metálico con alta finura, de 50 cm de longitud, por 5 cm de ancho y alto, previamente engrasado con aceite. Se deja la muestra secarse en condiciones de laboratorio durante siete días, a una temperatura no superior a 20º C. Transcurrido este tiempo se complementa el secado, mediante horno a 60ºC durante 24 horas. El valor de la retracción seca, se determina por la medida de las fisuras de la muestra prismática de tierra y separaciones con el molde. A partir de esto se obtienen dos valores comparativos, la retracción lineal en porcentaje de el acortamiento respecto la longitud, y el tipo de fisuración obtenido, evaluado mediante el número de fisuras en la muestra y la distancia entre ellas. Para la ejecución deBTC seran válidos los valores de Retracción lineal que sean inferiores al 3%. La presencia de fisuras indicará a priori la necesidad de un tipo estabilización propio para este factor intrínseco al material. A continuación se exponen los resultados obtenidos en la muestra COV, de tierra pura sin tratar. Wr. Retracción Retracción lineal % molde 50x5x5 Distribución de la Retracción 7días Estado fluído. 2(Pw-Ps)+(Pho-Ph)x100/Ps. UNE 7016 Obtener <3% nº de fisuras/ dist.max entre ellas A obtener 0 Baja en la caolinitas/media en Illitas-micas/alta en montmorillonitas/limitada en la clorita-vermiculita Wr. Wr' 3,17% dWr' 0,70 Estos datos se corresponden a la presencia de Saponita y Montmorillonita, tal como se cita en el análisis geológico, lo que origina un mayor grado de inestabilidad volumétrica del material tierra. Por ello será indispensable la utilización de una estabilización de la retracción de las arcillas mediante la utilización de proporciones superiores al 7% en peso de cemento. Norma de referencia : Preparación de la muestra de barro. Plasticidad normalizada.Ensayo de retracción y resistencia a la compresión. DIN 18952. ASTM D 33 - Plasticidad normalizada. Se eliminan los granos del esqueleto mineralógico de tamaño superior a dos mm, por selección o tamizado, previamente secado y triturado.Con la vista se comprueba la finura del grano medio más grande de dos mm., se aplasta con un martillo de albañil (2,5 cm. x 2,5 cm de cabeza) sobre una chapa metálica, añadiendo escasamente agua, hasta conseguir una pasta coherente.La pasta conseguida se levanta con un cuchillo y se la corta en tiras. Se entremezclan las tiras y se machaca otra vez con el martillo la pasta conseguida, se vuelve a cortar y a machacar de nuevo. Se repite este procedimiento hasta que se note textura regular en la parte en contacto con la chapa.En el caso de que el barro esté seco al comenzar la preparación, deberá reposar seis horas después de machacado, cubierto con un trapo húmedo. Si es barro de naturaleza arcillosa durante 12h. Al reposar el barro la humedad se repartirá igualmente en toda su masa. Se toman 200 gr. de barro preparado se densifican golpeando varias veces en una chapa. A continuación se forma una bola con la mano durante un tiempo limitado, para que su superficie no elimine una gran cantidad de agua y la plasticidad se mantenga uniforme en la masa.Se deja caer sobre una chapa rígida desde una altura de 2.000 mm. medida al centro de la bola. Se considera que el barro tiene una plasticidad normalizada, si la depresión originada en la esfera es de un diámetro de 50mm. En el caso de que la depresión no sea circular, la diferencia entre el eje máximo y mínimo de ésta, no deberá ser mayor de 2 mm. 421-58 “Standard Method for dry preparation of soil sampler for particle size analysis and determination of soil constants”. Determinación del límite de retracción de un terreno UNE 7016. ASTM 427-93 pág. ¡Error! Marcador no definido. Determinación y evaluación de la Curva Granulometría La Determinación de las curvas granulométricas se efectua apartir del análisis granulométrico y sedimentométrico de las diversas fracciones definidas por los tamaños máximos de partículas. En las normas referenciadas en los antecedentes, para análisis mas genéricos de la tierra o el suelo-cemento, y con un tamaño del árido superior a 5cms, se toman 500 gramos de muestra para efectuar el ensayo. Para el caso más específico del BTC, donde el tamaño máximo del árido estará por debajo de los 25mm, inclusive de los 10mm, se permite adoptar sólo 200grs, lo cual facilitará enormemente la labor de limpieza y decantación de finos. Hay que tener en cuenta que para tierras muy arenosas, esta cantidad de muestra nos puede resultar insuficiente para extraer los 50gramos de partículas <80µ para efectuar el posterior análisis sedimentométrico. Así se toman 500 o 200 gramos de la muestra de tierra,secados a una temperatura de 60º, y finalmente 15 minutos a 105ºC. Para facilitar el proceso de defloculación de los granulos de arcilla y la separación de los finos, se dejará toda la muestra immersa en agua destilada, y previamente al tamizado se efectuará el ensayo de la lectura del nivel de arenas, en referencia a la UNE 7-324-76. ASTM 02419 Y la NLT-113/72. De manera simultánea se habrá medido la densidad aparente y absoluta de uno de los terrones de tierra, tal como se ha efectuado para las arcillas del Grupo Y, datos indispensables para efectuar la sedimentometría a posteriori. El ensayo consiste en disgregar una muestra de 100gr, para diluirla en una disolución de agua destilada con una proporción de 480 grs. Cl2 Ca, 170 gr. de Glicerina y 50 gr. de Formaldehído al 40%, por cada 2l. La adición de este floculante ayuda a ver con mayor claridad y rapidez los diferentes niveles de decantación de las fracciones granulométricas, pero conlleva la alteración físico-química de la muestra, y por ello finalmente se descarta. Para conseguir una óptima disolución se prepara una pasta de barbutina con unos 20cm3 de agua destilada, 24 horas previo al ensayo, permitiendo así una defloculación más efectiva de las arcillas. A esta barbutina después del reposo se le añaden 480cm3 de agua destilada, muy despacio por tubo irrigador de cobre en el fondo de la probeta. Ésta será graduada y de cristal de laboratorio de 43 cms de altura y un diámetro de 32mm. A continuación se 100% 95 0% GW 90 85 GP GM GC 5 10 15 arena 80 SP SW 20 75 25 No.Nivell arcilla 70 65 No.Nivel limos suelo areno so No.Nivel arena 30 suelo areno -arcillo so 35 y gravas 60 Proceso granulometría-sedimentometría SC CL 40 ó ptimo CRA TERRE arcilla areno sa 45 Arcillas% 50 Arenas% 50 55 SM 45 40 <10µ limo -areno so 10µ<100µ suelo Na0' ML suelo arcillo so >100µ No.' arcillas ideal CRA.Terre 55 Nl0' 60 35 COV Valores comparativos con los resultados granulométricos CL 65 70 30 25 15,00% suelo limo so 25,00% OL 60,00% OH 75 CH 80 20 15 85 10 suelo areno -limo so 90 PT arcilla limo sa 5 95 MH 100 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0% 100% 95 90 85 80 75 70 65 60 55 0% Limos % agita 1minuto a 3ciclos/segundo manual o mecánicamente. 1 1 ,3 6 % 5 1 ,1 0 % 3 7 ,5 4 % Las partículas mayores que >80µ micras se precipitan al fondo instantáneamente, con lo que podemos efectuar una 1ªlectura en la probeta graduada, correspondiente al nivel de arenas, tras dos golpes al fondo para asentar mejor las partículas más gruesas.. A los 15minutos efectuamos una segunda lectura, ya que aparecerá un nivel de precipitado diferenciado que corresponde a los limos. El resto se precipitará durante los siguientes tres días y comprende a la fracción arcillosa. En éste gráfico ternario se situa el punto correspondiente a la muestra COV, y los puntos óptimos granulométricos equivalentes, según el CraTerre, unidos por una línea azul. Cada extremo del triángulo representa el 100% de un componente y a la vez el 0% de otro. Con ello se puede representar gráficamente bidimensionalmente la composición de una tierra mediante sus tres componentes principales: porcentaje de arena; % de arcilla; y % de limo. Éste sistema de clasificación ternario, situa a su vez, las zonas con el color y la nomenclatura propia del sistema de Casagrande, utilizado en la ASTM D2487. De ello se deduce que la muestra COV corresponde a un suelo ML limoso-arenoso, algo alejado del óptimo establecido en la zona SM de suelos arenosos. Tras éste ensayo, para separar las fracciones finas de las gruesas se succionan las primeras por un tubo irrigador trasbasándolo a un erlenmeyer o plato. Cuando ya no es posible diferenciar los limos de las arenas finas se hace un agitado de la probeta de 1/2’ a 3 ciclos por segundo, de derecha a izquierda 20cm, y se decanta la disolución inmediatamente. La fracción arenosa es lavada y decantada hasta que el agua aparezca clara. Después la muestra ya seca, através de secado en estufa a 105ºC, se pasa por los tamices normalizados según la ASTM E 11-70. ASTM C-29-69 UNE 7050. MNE 7177 de 5000/2500/1250/800/630/300/155/70 micras. Éste proceso se para cuando ya no pasa más de un 1% por minuto por el tamiz. Cada fracción tamizada es pesada por separado con exactitud de décima de gramo. El sacudido mecánico o manual se efectua con la tapadera colocada, para después acabar de presionar cuidadosamente con pincel, con lo cual se recuperan todas las arenas finas, limos y arcillas que hubieran quedado aún pegados a los áridos. La fracción granulométrica limosa y arcillosa <70µ se separa de las arenas por decantación con agua destilada y parte de las partículas en suspensión, por absorción con tubo capilar hecho con vidrio de Sodio calentado. Posteriormente las disoluciones se ponen bajo la lámpara de infrarrojos a una temperatura de 60ºC y 60% HR, para no alterar las últimas capas de hidratación atómicas, y poder después hacer las lecturas correctas por ATD o cualquier análisis físico-químico. El secado se interrumpe cuando se obtenga una disolución con una densidad aproximada de 1.050 grm/cm3. A continuación se inicia la sedimentometría para diferenciar los finos mediante el método de Brockville, descrito anteriormente en el Grupo Y. La Sedimentometría se efectuó con unos 1000 cm3. Se agita la disolución durante 1’ a 3ciclos/segundo manual o mecánicamente, y se empiezan a anotar tiempos, temperaturas ( régimen aconsejable 20-25º) y lecturas de un sedimentómetro calibrado y corregido, se aconseja el modelo ASTM SOIL HYDROMETER 152H. La mejor manera de efectuar las lecturas con éste es desde arriba, y anotando la lectura por la parte superior del menisco. Por ello hace falta antes haber tomado lecturas en condiciones normales de laboratorio de presión y temperatura, para comprobar las correcciones a efectuar en cada lectura. Si se aplica algún elemento dispersante, materiales con densidad real también se deberan efectuar las correcciones pertinentes. Las lectura inicial corresponde al nivel de arena fina, el resto son limos y arcillas. Las lecturas se van efectuando a 1’, 2’, 3’,4’, 8’ 16’ (nivel donde generalmente empieza la fracción arcilla), 30’, 60’, 2h,16h, 24h y finalmente a las 48 horas. Para comparar las temperaturas se dispone de una probeta secundaria, donde se deposita el termómetro y el hidrómetro entre lectura y lectura. Fig 3Termómetro, higrómetro y probetas utilizadas para el ensayo. Posteriormente aplicando la fómula de Stokes D= K√ L/t ( K y L se obtienen de las tablas anexas, t es tiempo en minutos), se calcula el tamaño y cantidad de fracción granulométrica sedimentada en cada instante. Los resultados obtenidos se exponen en el siguiente cuadro. SEDIMENTOMETRIA. ENSAYO BROCKVILLE LABORATORY. 0 Cm .corrección 0 según líquido -0,15 MUESTRA COV COVACHUELAS Coef.corrector probeta 500cl 1 restos pasantes por <70µ Densidad unitaria inaccesible.Peso específico 2,70 2,66 agitado 30"a 3cl/s C. corrección menisco Coef. a densidad peso total finos Tiempos Temperatura (valor absoluto) Ct. corrección temperatura 0,99 50 0,1 20 golpes antes 1a. lectura 5 en las otras 1000 16 30 60 120 960 1440 2880 0,02 1 2 3 4 8 resto 22 0,4 22 0,4 22 0,4 19,55 22 0,4 17,05 22 0,4 15,55 22 0,4 13,55 22 0,4 11,55 22 0,4 22 0,4 22 0,4 22 0,4 22 0,4 22 0,4 22 Ra. lectura sobre menisco Rc.Lectura corregida retenido %sobre los finos R.corregido menisco L. de la tabla STOKES L/tiempo coef. K. D.mm de la partícula 0,20 33,00 33,55 23,00 23,55 19,00 16,50 15,00 13,00 11,00 8,00% 19 13,17 6,5834 0,01310 0,03361 9,50 10,05 9,00 9,55 6,00 6,55 4,00 4,55 2,00 2,55 -0,20 0,35 0,00 0 32,90% 33 10,83 108,3354 0,01310 0,13635 20,00% 23 12,50 12,5001 0,01310 0,04632 5,00% 16,5 13,67 4,5556 0,01310 0,02796 3,00% 15 13,83 3,4584 0,01310 0,02436 4,00% 13 14,17 1,7708 0,01310 0,01743 4,00% 11 14,50 0,9063 0,01310 0,01247 3,00% 9,5 14,83 0,4944 0,01310 0,00921 1,00% 9 14,83 0,2472 0,01310 0,00651 6,00% 6 15,33 0,1278 0,01310 0,00468 4,00% 4 15,67 0,0163 0,01310 0,00167 4,00% 2 16,00 0,0111 0,01310 0,00138 4,40% 0,2 16,30 0,0057 0,01310 0,00099 0,00% 0 Pasantes % peso partículas COMPARATIVO Fuller 100% 0% 100% 7% 67% 16,45 17% 76% 47% 10,00 52% 41% 39% 4,00 59% 34% 34% 2,50 63% 30% 31% 1,50 65% 28% 27% 2,00 70% 23% 23% 2,00 75% 18% 20% 1,50 79% 14% 19% 0,50 82% 11% 13% 3,00 85% 8% 9% 2,00 91% 2% 5% 2,00 92% 1% 1% 2,20 93% 0% 1% 0,35 SEDIMENTOMETRIA COV 100% 90% 80% 70% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1 0,01 TAMAÑO 0,0001 PESO 60% COV. CURVA DE TENDENCIA Cov FULLER FULLER Al sumar los resultados del tamizado con los de la sedimentometría se obtiene para la muestra COV: RESUMEN PASANTES GRANULOMETRICOS Optimo CRA.Terre .MOPT 100,0 100,0 5,0 98,0 98,0 2,4 82,0 82,0 1,1 71,0 71,0 0,6 60,0 60,0 0,3 52,0 52,0 0,2 44,0 44,0 0,1 28,0 27,0 0,0 24,0 21,1 0,0 5micra 18,0 14,9 0,0 1micra 9,4 0,0 <1m Tamaños en mms. COV 10,0000 100,0 100,0 100,0 92,9 91,2 87,0 83,3 72,6 17,3 6,5 0,4 6,0 5,0 1,0000 0 ,0 1 0 ,0 2 0 ,0 3 0 ,0 4 0 ,0 5 0 ,0 6 0 ,0 7 0 ,0 8 0 ,0 9 0 ,0 1 0 0 ,0 4,0 0,1000 Arenas finas co mp ens ació n co n limo 9 0 -1 1 0 µ Ref.Cra Terre Es c.Lo g 3,0 COV Ref.CRATerre Nivel Arenas Co v arena 0,0100 2,0 Limos 0,0010 1,0 arcillas Escala granulometrica. Tamaño arena m m 0,0001 0,0 Los resultados se expresan cómo porcentaje que atraviesa el tamiz. Cómo se comprueba la tierra COV posee un tamaño máximo del árido excelente para la ejecución de bloques BTC, ya que todo está por debajo de los 1.1cms. Para evaluar la complementariedad y distribución de las diferentes fracciones granulométricas se introducen los datos anteriores en un gráfico que tenga escala logarítmica para los diferentes tamaños de las partículas, y se utiliza una curva de referencia óptima del CRATerre para observar en que fracciones hay déficit o exceso. GRANULOMETRIA METODO PROPIO BASADO EN ASTMD-422 Y NLT-104/91/ nORMAS CEDAZOS UNE 7050/ASTM E 11-39 Cantidad óptima de muestra 200grs. <2500µ en micras estabilización con un 9% de cemento portland hay que saber su se E l l dif i d fl l t Cl2M limos <100µ =1% max. en hormigón <2µ max 0.1% en hormigón. % % % P>10 P>10 P>10 % % % P>5µ P>5µ P>5µ % % % P>1µ P>1µ P>1µ % % % P<1µ P<1µ P<1µ secado < 60ºC 500 cm3 agua destilada añadida por etapas arcillas arcillas arcillas Código ASTM Nº5 Serie intermedia propia P>5000 o también UNE P>5000 A STM P>4750 % % % Nº8 P>2390 P>2500 P>2380 % % % Nº16 P>1100 P>1250 P>1190 % % % Nº30 P>630 P>630 P>590 % % % Nº50 P>280 P>320 P>297 % % % Nº80 P>155 P>160 P>177 % % % Nº200 P>70 P>80 P>74 COV 8P Las curvas ratifican la clasificación de suelo franco limoso-arenoso establecido por el ensayo del equivalente de arena. A pesar de que la curva de los finos se encuentra muy bien distribuída, la fracción granulométrica correspondiente a las arenas finas está en exceso. Normas de referencia para elñ desarrollo del método propio: ASTM E 11-70. UNE 83-100-84. NLT-109/72 Análisis granulométrico. ASTM D 4318-84 “Standard Method for Particle-size analysis of soils”/ BS 1377-75. UNE 103-104-93. ASTM D 1140-54 “Standard Method for Amount of Material in soils finer than the Nº.200 (75mm) sieve. Material que pasa por el tamiz 0,080 UNE en los áridos, NLT 152/72. Determinación de finos UNE 7.135. UNE 7-324-76. NLT-113/72. Determinación del equivalente de arena. Método rápido para determinar la proporción y características de los finos. ASTM D 422-63/ BS 1377-75. UNE 7376/76. Determinación de la Granulometría de los suelos por tamizado para determinar el porcentaje de material fino susceptible de ser expansivo que existe en una muestra de suelo. Lavado final para extraer los finos pegados en los áridos. Una vez la tierra se estabiliza, las granulometrías varían, tal como se estudia a continuación, compensando mínimamente el exceso de arenas finas, pero sin llegar al óptimo: nº Muestra RESUMEN PASANTES GRANULOMETRICOS Optimo CRA.Terre .MOPT M.P probeta experimental. 100,0 98,0 98,0 2,4 82,0 82,0 1,1 71,0 71,0 0,6 60,0 60,0 0,3 52,0 52,0 0,2 44,0 44,0 0,1 28,0 27,0 0,0 24,0 21,1 0,0 5micra 18,0 14,9 0,0 1micra 0,001 9,4 0,0 <1m 0,00 El número determina la cantidad 100,0 La letras definen los estabilizant 5,0 P= Cemento portland C= Cal YTamaños en mms. nº 5,0 2,5 1,3 0,6 0,3 0,2 0,080 0,010 0,005 referència curva de Fuller no sirve . ver pasantes inferiores 100,0 70,7 100,0 100,0 100,0 100,0 50,0 100,0 100,0 100,0 100,0 35,5 100,0 100,0 100,0 100,0 25,3 100,0 100,0 100,0 100,0 17,6 100,0 100,0 100,0 100,0 12,6 100,0 100,0 100,0 100,0 4,5 73,0 89,7 14,1 100,0 3,2 17,0 64,8 4,0 30,3 1,4 7,0 42,3 2,0 7,3 0,4 1,0 20,6 2,0 0,0 CA P45 R CN 100,0 100,0 100,0 100,0 COV COV7p10%HR COV7p11%HR COV 14P10%hr COV14p 11%hr COV7y14Cn COV7y14Cn 13%hr COV7y14Cn 14%hr COV7y14Cn 15%hr COV3y7Cn+2%SiNa COV 18R''6Ca 13%Hr COV 18R'6Ca 14% Hr COV 18R'''6Ca 16%Hr 10,0000 100,0 91,4 90,5 91,3 89,5 93,4 93,6 93,6 93,6 94,6 94,4 94,4 94,1 100,0 91,4 90,5 91,3 89,5 93,4 93,6 93,6 93,6 94,6 94,4 94,4 94,1 100,0 91,4 90,5 91,3 89,5 93,4 93,6 93,6 93,6 94,6 94,4 94,4 94,1 85,1 77,6 76,9 77,5 75,9 78,5 78,7 78,7 78,7 82,0 82,0 82,0 81,0 81,5 74,3 73,6 74,2 72,7 74,9 75,1 75,1 75,1 79,0 79,1 79,0 77,9 72,5 66,1 65,4 65,9 64,5 65,9 66,2 66,2 66,2 71,5 71,7 71,6 70,0 64,8 58,9 58,3 58,7 57,5 58,2 58,4 58,4 58,4 65,0 65,3 65,2 63,2 42,3 46,8 46,3 46,5 45,5 45,1 45,3 45,3 45,3 53,9 42,0 42,1 41,1 13,3 12,8 12,6 12,8 12,5 16,2 16,3 16,3 16,3 24,6 14,4 14,4 14,5 10,4 10,1 10,0 10,1 9,9 10,4 10,5 10,5 10,5 17,9 8,9 8,9 9,1 3,2 2,9 2,9 3,0 2,9 3,2 3,2 3,2 3,2 2,7 2,6 2,6 2,8 6,0 5,0 1,0000 0 ,0 1 0 ,0 2 0 ,0 3 0 ,0 4 0 ,0 5 0 ,0 6 0 ,0 7 0 ,0 8 0 ,0 9 0 ,0 1 0 0 ,0 4,0 0,1000 Arenas finas 0,0100 Limos 2,0 co mp ens ació n co n limo 9 0 -1 1 0 µ Ref.Cra Terre Es c.Lo g COV COV7 P COV1 4 P COV7 y1 4 Cn Ref.CRATerre Nivel Arenas Co v arena 3,0 0,0010 1,0 arcillas 0,0001 0,0 Escala granulometrica. Tamaño arena mm Determinación de la humedad y estabilizante óptimos para la fabricación de BTC en Covachuelas Para optimizar la cantidad de agua empleada en los BTC, se relaciona con la densidad, y resistencia alcanzadas. Para ello se han efectuado diversas series de estabilización variando la humedad relativa, y se han medido las densidades mediante el método del picnómetro y la balanza hidrostática, según el método ya utilizado en el GRUPO Y. La siguiente tabla muestra los resultados obtenidos en las densidades por el picnómetro: sobre probeta proctor metre aforat amb m.seca. mostra saturada Cl 4 C reste final que falta (P2-P4+(P-)+P3)/2 M.P probeta experimental. a presión de 20Kp/cm2 24h.estufa ref.A stm C-642-81 El número determina la cantidad de estabilizante utilizado La letras definen los estabilizantes según: T20ºC µ=1,594 Pw. Peso saturado con Cl4 C P= Cemento portland C= Cal Y=Yeso Cn= Cemento Rápido natural hr= %humedad de fabdiferencia de pesos <0,5% nº Pn. Ps. Po. P1. P2. P3. P4. P-. P3.f COV COV7p10%HR COV7p11%HR COV 14P10%hr COV14p 11%hr COV7y14Cn COV 18R''6Ca 13%Hr COV 18R'6Ca 14% Hr COV 18R'''6Ca 16%Hr 156, 143,9 150,8 150,9 141,2 144,2 131,7 154 148 146,7 145,2 130,9 222,5 480,3 480,3 480,3 480,3 482,2 480 480,3 482 499,5 495,6 491,2 500,6 491,7 491,5 485 482,5 510,1 510,1 508,3 526 530,7 521 519 515 203,9 203,9 200,3 212,1 205,6 214,1 212,5 213 304,2 304,2 302,1 318,8 323,1 317,2 291 320 -12,9 -9 -12 -11 -7,1 -2,1 -11 -3,4 198,5 200,4 197,3 204,2 203,1 207,9 214,8 198,0 Peso de fabricación COV 8P 6Y 6Cn 1% Na OH COV Y CN COV 8P COV 8P 1% Na OH COV 8P 4% Na OH 63,7 110,5 477,4 480,3 492,5 494,4 492,6 518 80,5 141,1 412,1 376,9 0,10 0,5 80,6 0,0 141,4 immersion and boiling M.P probeta experimental. El número determina la cantidad de e La letras definen los estabilizantes según: enmarcados valores directos Ps/Vf Ps/Pw-Ph. Ps/V0 Ps/Ps-Pho. granos real seco de agua Ps/Ps-Phd Dr=Ds/1-WDs (Dr-Ds/Ds) e0=Pt/1-Pt e (Dm-Ds/Ds) e=Pt0/1-Pt0. e0. ((Pw-Ps )/Ps )x1 0 0 UNE 7 0 0 8 .A STM P= Cemento portland C= Cal Y=Yeso Cn= Cemento Rápido natural hr= %humedad de fabricación nº Pw. Dm. incluye en el volumen poros innacesibles Ds Dr.o Di W. COV COV7p10%HR COV7p11%HR COV 14P10%hr COV14p 11%hr COV7y14Cn COV7y14Cn 13%hr COV7y14Cn 14%hr COV7y14Cn 15%hr COV3y7Cn+2%SiNa COV3y7Cn+3%SiNa COV3y7Cn+4%SiNa COV3y7Cn+5%SiNa COV3y7Cn+6%SiNa COV3y7Cn+7%SiNa COV3y7Cn+2%OHNa COV3y7Cn+3%OHNa COV3y7Cn+4%OHNa COV3y7Cn+5%OHNa COV3y7Cn+6%OHNa COV 18R''6Ca 13%Hr COV 18R'6Ca 14% Hr COV 18R'''6Ca 16%Hr 177,12 179,46 172,82 185,46 190,3 193,20 54,74 50,87 49,64 56,23 56,23 56,23 185,00 55,56 53,03 52,92 48,11 55,41 186,00 191,50 185,09 186,8 188,83 178,6 173,00 176,4 2,02 2,01 2,02 2,27 2,37 1,58 1,54 1,54 1,59 1,59 1,59 1,93 2,03 1,93 1,93 1,76 2,02 1,90 1,95 2,21 2,17 2,13 1,87 1,84 1,78 1,74 1,84 1,70 1,58 1,54 1,54 1,59 1,59 1,59 1,74 1,46 1,39 1,39 1,26 1,46 1,71 1,75 1,73 1,65 1,60 1,74 2,63 2,61 2,53 2,54 2,66 2,52 2,54 2,54 2,42 2,42 2,42 2,39 2,49 2,44 2,43 2,11 2,39 2,43 2,49 2,48 2,43 2,39 2,47 0,42 0,46 0,46 0,38 0,56 0,60 0,65 0,65 0,52 0,52 0,52 0,38 0,71 0,75 0,75 0,67 0,64 0,42 0,42 0,43 0,48 0,49 0,42 0,10 0,13 0,16 0,23 0,39 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,11 0,39 0,39 0,39 0,39 0,39 0,11 0,11 0,28 0,32 0,33 0,08 25,44% 24,45% 31,22% 20,43% 30,54% 62,74% 62,74% 62,74% 62,74% 62,74% 62,74% 30,28% 62,74% 62,74% 62,74% 62,74% 62,74% 32,95% 33,82% 26,17% 30,05% 32,16% COV 8P 6Y 6Cn 1% Na OH COV Y CN COV 8P COV 8P 1% Na OH COV 8P 4% Na OH 249,40 12,09% 74,27 2,09 2,42 2,09 1,83 0,00 2,70 0,00 2,71 0,29 0,48 0,00 0,32 16,59% 129,85 17,51% Tal como se expone en la crítica de los antecedentes, la forma de estabilización empleada y el sistema de compactación estático, no dinámico como se utiliza en el ensayo Proctor, generan variaciones substanciales de la densidad con la misma muestra de tierra. Incluso las estabilizaciones provocan que las diferencias de densidad se reduzcan con los cambios en contenido de agua. Al ser una tierra franca, la proporción de agua óptima para la compactación disminuye, estando los óptimos entre un 11% y un 12% respecto al peso seco. muestra COV 1,90 1,80 1,70 1,60 C OV7y14C n C OV7y14C n 15%hr C OV7p10%HR C OV 14P 10%hr C OV 18R '6C a 14% Hr 1,50 1,40 1,30 1,20 10,00% 11,00% 12,00% 13,00% 14,00% 15,00% 16,00% 17,00% H UM E D A D Determinación Atterberg de los límites de Se han determinado según lo expuesto en el Grupo I Ensayo de límite líquido WL por el método de la cuchara y ensayo de límite plástico WP de un suelo, generalmente relacionados con expansividad de los mismos.UNE 7.377.75.¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. pág.¡Error! Marcador no definido.. ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. pág.¡Error! Marcador no definido. Determinación del límite plástico de un suelo UNE 7.738.75. nº Muestra Wp.Plástico plasticidad% WL.Límit . % líquid Wl.Líquido método ASTM Index plasticitat Actividad. finos M.P probeta experimental. El número determina la cantidad de estabilizante utilizado La letras definen los estabilizantes según: (Pw*-Ps/Ps)x100 P W** PS cilindro 3mm ((Pw**-Ps)/Ps)x100 ((Pw**-Ps)/Ps)x100 PW ** PS Wl-Wp Ip/arcillas +estabilizantes % Bajo caolinitas/medio Illitas-micas/alto montmorillonitas P= Cemento portland C= Cal Y=Yeso Cn= Cemento Rápido natural hr= %humedad de fabricación nº Wp. Wl. Wl. Ip. Act. COV COV3y7Cn+2%SiNa COV 18R''6Ca 13%Hr 13,48% 19,76% 127 91 112 76 31,98% 34,04% 127 95 96 71 18,50% 14,28% 0,33% 0,29% Tabla 17 Límites de Atterberg muestra COV. Para analizar los límites podemos tomar como referencia los siguientes índices generales, o bien consultar la ASTM D2487, en color se señalan las zonas en que se encuentra la muestra COV: Tipo de suelo Arenas Limos Arcillas Índice de plasticidad de 0 a 10 de 5 a 25 superior a 25 Límite líquido de 0 a 30 de 20 a 50 superior a 40 Ésta determinación coincide con el ensayo granulométrico. Zonas límite Índice de plasticidad (Ip) Límite líquido (wl) Límite plástico (wp) Límite de retracción (wr) de 7 a 29 de 25 a 50 de 10 a 25 de 8 a 18 Zonas preferentes de 7 a 18 de 30 a 35 de 12 a 22 wr < “óptimo de humedad” Límite de absorción (wa) wa < wr wa < wp Los índices se encuentran en las zonas preferentes normales. Para comparalo con los resultados obtenidos con las arcillas puras más arena estandarizada se muestra la muestra COV en la siguiente tabla. 65,00% 60,00% 55,00% 50,00% 45,00% Mon 40,00% Wlimite líquido 35,00% Hall Ill Cl Ka COV 30,00% 25,00% 20,00% 0,00% 20,00% 40,00% Indice de plasticidad Zona plàstica 0-1-2-3 Actividad Grado de estabilización Bajo o nulo Bajo o nulo Baix o mig Estabilizante Según tabla CraTerre Asfalto Cemento Cemento-Cal Inactivo 1-2-3-4-56-7 8-9-10 Inactivo Actividad 11-12-13 media Activo Importante Cal Según esto la estabilización de la muestra COV con cemento sería válida. Tal como ya se expuso en la crítica de los Antecedentes éste tipo de evaluación es poco fiable y no aporta suficiente información para establecer una estabilización justa y efectiva. Por ello en esta fase experimental para la consecución de un método eficiente se introduce la utilización de las gráficas de Gresillón*, analizadas y expuestas en el capítulo de crítica de los antecedentes. En la siguiente tabla se interelacionan la resistencia, con el índice de poros, la cantidad de finos presente menores de 0.4mm ( modulo % M) y el límite líquido de la tierra (Wl) E.indice. M*WL 100 90 80 70 Kp/cm2 e=30% CP10% e=30% CP5% COV 8P e=0,28 e=40% CP10% e=40% CP5% e=30% CP2% e=50% CP10% e=50% CP5% e=40% CP2% e=50% CP2% e=40% CP0% e=50% CP0% 0 500 1000 1500 M*WL 2000 2500 3000 COV R COV8p 60 50 40 30 20 10 0 El agua: CapilaridadImpermeabilidad-PorosidadAbsorción La facilidad de penetración del agua es un factor directamente proporcional a la durabilidad del BTC, ya que es un canal para desestabilizar las estructuras secas de las arcillas, generar hinchamientos y retracciones diferenciales, liberar cationes, originar ataques por cloruros o carbonatación, generar un ataque ácido de la tierra por los efectos principalmente del CO2 y del SO3 ambientales o los procedentes de elementos orgánicos, permitir la intrusión de sales expansivas, facilitar el desgate por abrasión, disminuir la capacidad de aislamiento térmico, y formar eflorescencias que comprometan la adherencia de acabados. Permeabilidad y Capilaridad El Botswana Technology Centre de Gaborone establece un ensayo de impermeabilización a 150Mpa de presión en periodos de diez horas mediante bombeo forzado. Éste se asimilia al Ensayo de permeabilidad de agua bajo presión establecido en la Prenorma internacional ISO/DIS 7031 o la UNE 83-309-90 / RILEM NªII. El método de ensayo se basa en empresillar una probeta, de altura superior a 100mm y diámetro a 50mm, entre dos placas metálicas con una base de goma, que posee un conducto de entrada de agua a presión constante. Ésta se regula por un manómetro, a presiones que van desde los 100Kpa ( 1 bar ≈ 1atm, 1Kp/cm2, 10m columna de agua =14.5 Psi) durante 48 horas, a 700 o 300 Kpa en 24horas. Una vez finalizado este período se evalua el incremento de masa, y se parte la probeta en dos para medir la penetración mínima y máxima del agua. Éste método, pensado para hormigone, hemos comprobado que sólo sería válido para probetas muy estabilizadas, por el alto grado de penetración del agua en la tierra. Otra manera de conseguir una presión de agua normalizada es aplicar la UNE 7033. Ésta consiste en pegar con colas epoxídicas una columna vertical de 60cm de vidrio de ∅6mm graduada. que se llena con agua destilada y azul de metileno. La presión hace que el agua penetre poco a poco provocando un flujo medible por la Ley de Darci. Se miden los tiempos y la cantidad de líquido que ha bajado. La UNE 7191. DIN 456. Ensayo de permeabilidad de las tejas de arcilla cocida), aconseja que se diferencien los momentos en que sale la mancha, se ve la película brillante de agua,y empieza a gotear, evidentemente siempre en condiciones de laboratorio, ya que sino variarían los factores de evaporación y por tanto el resultado tendría una apreciación diferente. En todos estos ensayos de permeabilidad resulta complejo obtener una buena estanqueidad de la muestra, debido a sus iregulares, o bien tener adherencia entre la muestra y el tubo. La permeabilidad también la podemos medir por el ensayo de absorción capilar, aunque aquí la presión efectiva en los poros capilares viene condicionada por su tamaño y por la presión atmosférica. Cómo referencia se ha seguido la LNEC E-393-1993, en la cual se pesa la muestra y de da la lectura de la altura media de ascensión del agua. Arquitectónicamente el problema de la capilaridad no debemos abordarlo desde la mejora del bloque sino mediante la creación de una barrera impermeable de materiales bituminnosos o plásticos. En la gráfica de referencia Gráf. 1 se muestra el ensayo de capilaridad en condiciones de laboratorio, efectuado sobre varias probetas COV. Destaca el menor grado de absorción obtenido en las dos probetas estabilizadas con cemento portland al 14%, a pesar de que las densidades son notablemente diferentes en la COV14P 10%Hr δ=1.74 y W=31.22%, teniendo la COV 14P 11%Hr una δ=1.84 y una W=20.43. Por el contrario para los otros dos tipos de estabilización, uno con la mitad de cemento y el otro con yeso y cemento natural al 7 y 14% respectivamente, las diferencia de agua de fabricación hr% si que altera los resultados del ensayo. 4 3,5 3 2,5 cm 2 COV 7P 11%hr 1,5 1 0,5 0 0 2 min 4 6 COV Y CN 13%hr COV Y CN 15%hr COV 14P 10%hr COV 14P 11%hr COV Y CN 14%hr COV 7P 10%hr Gráf. 1 Absorción capilar de la serie COV. Es importante resaltar que los valores alcanzados a los dos minutos determinan la pendiente efectiva de la velocidad capilar. Si se observa la gráfica a partir de ese instante la curva empieza assimptóticamente a perder pendiente. Por ello al momento de calcular las velocidades de absorción se tomará como punto de lectura válido los dos minutos de tiempo de absorción capilar. 40,00% 35,00% mala compactación al ser <10%Hr 33,82% Cov3y7Cn6%NaOh 32,95% Cov 3y7Cn5%NaOh 31,22% Cov14P10%Hr 30,00% 30,54% Cov 7y14Cn 30,00% Cov18R6Ca Absorción 25,00% 25,44% Cov 7P10%Hr 24,45% Cov7P11%Hr 22,51% Cov 14P11%Hr 20,00% 15,00% Capilaridad-Absorción Tendencia lineal /proporcionalidad W/K 10,00% 0,000 0,050 0,100 0,150 0,200 0,250 0,300 K permeabilidad Este apartado se puede completar mediante el Ensayo de transmisibilidad del vapor de agua. Transpiración ASTM -E96-80, para valorar esta propiedad ecobioconstructiva de los materiales de construcción Ello es muy importante desde el punto de vista de la capacidad reguladora, de absorción y de disipación del vapor ambiental y/o de los tóxicos volátiles presentes del aire interior ( ozono, gas radón, formaldeídos, lindano, cob, dioxinas). Resistencias: Abrasión Compresión-Cortantes- -Resistencia a la compresión -Para la comprobación de la resistencia a compresión, se fabrican por lo menos 4 probetas cúbicas de 70 m/m. con barro de plasticidad normalizada. -Se retira inmediatamente el encofrado y la muestra se seca a 20ºC en un lugar sin aire corriente y con sombra, sobre una parrilla. -Después del 5º día puede acelerarse el proceso de secado, hasta una temperatura máxima de 80ºC. -En cuanto se compruebe en cubos fabricados complementariamente, que el núcleo está seco, se alisan las superficies paralelas expuestas a la compresión. -La compresión se realiza en la dirección de llenado y el valor de la resistencia a compresión será el valor medio de tres ensayos en el valor de la sección calculable de 30 cm3. 100,00 Kp/cm2 90,00 Kp/cm2 80,00 Kp/cm2 70,00 Kp/cm2 71 ,75 Kp/ cm2 Tensiones 60,00 Kp/cm2 50,00 Kp/cm2 40,00 Kp/cm2 30,00 Kp/cm2 20,00 Kp/cm2 1 5,48 Kp/ cm2 20,37 Kp/ cm2 47,31 Kp/ cm2 47,1 9 Kp/ cm2 10,00 Kp/cm2 0,00 Kp/cm2 1,30 8,1 5 Kp/ cm2 p ro b etes d iam.5 erro r 6,82 Kp/ cm2 6,56 Kp/ cm2 1,50 1,70 1,90 2,10 2,30 densidades 9 0 ,0 0 Kp /cm2 8 0 ,0 0 Kp /cm2 Tens ió n màxima 7 0 ,0 0 Kp /cm2 6 0 ,0 0 Kp /cm2 5 0 ,0 0 Kp /cm2 co v7 y1 4 cn COV3 y7 cn5 % SiNa 4 0 ,0 0 Kp /cm2 co v BLOQUE COV8 p BLOQUE COV8 p 4 % NaOH BLOQUE COV8 P6 Y6 CN δ 3 0 ,0 0 Kp /cm2 2 0 ,0 0 Kp /cm2 1 0 ,0 0 Kp /cm2 0 ,0 0 Kp /cm2 0 0 ,5 1 1 ,5 2 2 ,5 3 3 ,5 4 4 ,5 λ D e f o rma c ió n mm/ s Resistencia a la Abrasión. Se efectuó un ensayo de Abrasión húmeda dinámica sobre los BTC de muestra. El método adoptado fue el utilizado por el IET34 de goteo de agua desionizada, desde una altura determinada sobre la muestra, en el interior de un recipiente. Este procedimiento de laboratorio se desestima para BTC, ya que tras 48 horas de goteo, los bloques estabilizados no ofrecían ningún tipo de perdida de masa o desgaste superficial. ASTM C241-85. Ensayo a la Abrasión. ASTM -131-1967 ASTM -535-1965 UNE 83-116-90 LNEC E 237. Norma portuguesa de determinación de la resistencia a la abrasión a través del ensayo de la máquina de los Angeles. Se coloca una porción de 5000grs> 1.68mm, de muestra, en un cilindro, con 11 esferas de acero, que efectua 500 rotaciones de 30 a 33rpm. Al terminar se criba, y se mide el retenido por el de 16.8mm. Parámetro WL (Límite líquido) IP (Ïndice de plasticidad) WS (Ïndice de retracción) % < 0.074 mm. T200 % < 1nanómetro Ïndice PVC. Ensayo Lambe Ïndice de desecación Presión de hinchamiento Kpa % Hinchamiento libre Nº de golpes S.PT bajo < 30 0-15 >15 <30 <15 <2 >1 <30 <1 <10 medio 30-40 10-35 16-10 30-60 13-23 2-4 0.8-1 30-120 1-5 10-20 alto 40-60 20-55 12-7 60-90 23-30 4-6 0.6-0.8 120-250 3-10 20-30 muy alto >60 >45 <11 >90 >30 >6 <0.6 >250 >10 >30 34 Primeros resultados del trabajo de investigación sobre la tierra como material de construcción, en el IETcc. Aut. Juan Díaz Romeral. Instituto Eduardo torroja-CSIC. Informes de la Construcción Vol37 nº377 Enero Febrero 1986. Para la elección de los morteros de agarre se ha utilizado la ASTM C 307-83. Ensayo de Adherencia, en el cual se determina a una humedad relativa del 40%. ATD/ATG TERMOGRAVIMETRIA La analítica por Análisis térmico Diferencial de las diferentes dosificaciones de tierra estabilizada, se han realizado sobre muestra de la fracción fina inalterada, obtenida a partir de un proceso de decantación y secado a 24horas <60ºC, hasta conseguir peso constante. En una segunda fase se han repetido los análisis, debido al alto contenido de CaCO3, lo cual como se demuestra enmascaba los picos endotérmicos correspondientes a otros componentes de la tierra. Al mismo tiempo, para obtener una mayor precisión en la detección de algunos picos se ha disminuído la velocidad por cuatro, utilizando un óptimo de 10ºC/min. El aparato utilizado es un Mettler 8 (ver ningún..), que funciona através de nitrógeno líquido, interconectado a un ordenador, programado en hardware sistema UNIX, lo cual ha permitido obtener resultados de gran precisión. El mismo programa permite obtener las derivadas y las integrales respecto al tiempo, lo cual registra el peso perdido en cada proceso de cambio físico-químico de la tierra. La muestra de sólo unos pocos miligramos se colocó en cápsula estandar de aluminio, la cual se utiliza frecuentemente para la calibración del aparato. La función integral en color azul escalada en mgmin^-1 es la que muestra con mayor detalle los picos de cambio. En el Análisis Térmico diferncial, termogravimétrico e integral de la muestra COV ( tierra origen sin tratamiento y estabilización) destaca el pico del Carbonato cálcico a 875ºC y un subpico a los 810ºC que podría corresponderse a algunas arcillas, preferentemente Saponita o Montmorillonita, probablemente la primera al también haberse detectado por análisis químico un contenido alto de Mg++ 9.9%. En los siguientes gráficos se muestran los ATD de las diferentes las muestras <70µ de la tierra COV, estabilizada y sin estabilizar, con un pretratamiento con HCl para la eliminación de carbonatos. Obsérvese como desaparecen todos los picos situados alrededor de los 750-900º, lo cual permite ver con mayor claridad los picos dobles endo-exo de la caolinita a los 975º y de la Saponita a los 179º, aunque el pico de la caolinita de los 500º era más visible antes del tratamiento ácido, ya que el pico de los 450º toma bastante fuerza. Éste corresponde a la Sepiolita/Paligorskita ( 400º) conjuntamente con bateritas Ca(Oh)2. En las muestras estabilizadas con cemento portland ( muestra COV 14P) y cemento natural (COV 7Y14Cn), el pico endotérmico correspondiente a la portlandita, a los 460º se incrementa, en los 160º aparece uno ligero, correspondiente a los aluminatos y sulfoaluminatos, e igualmente ocurre en los 650º, derivado de las fases SCH. Por el contrario desaparecen los picos correspondientes a las temperaturas de 230º, 775º/780º, y el endo-exo de la caolinita de los 975º. Cómo conclusión sobre la efectividad de las estabilizaciones podemos decir que el cemento natural tiene una menor reactividad ante la caolinita que el cemento portland. La determinación cuantitativa se ha hecho por integración de la función ATG, expresada en mgmin^-1. El valor en gramos de la perdida de masa se corresponde con las áreas grafiadas en azul. Con el conocimiento a priori de las Arcillas Puras, comparando perdidas podemos deducir la siguiente composición de la muestra COV: MUESTRA COV. COMPONENTES POR ATG CAOLINITA MONTMORILLONITA CARBONATO CÁLCICO BATERITAS +SEPIOLITA SAPONITA PORCENTAJE COMPOSICIÓN 17.8% 18.2% 20.8% 10% 6.5% Determinación del contenido de Arcillas (Caolinitas, Montmorillonitas, Illitas, Cloritas, Vermiculitas,...pH y Dureza M.e.q Capacidad de cambio catiónico Composición química Para la evaluación del contenido de silice soluble activa de las tierras estabilizadas con cemento portland al 14%, cabe considerar que en éste representa un 2.59% del peso total. Para su evaluación debe considerarse también, que las fases SCH del cemento son solubles en ácido clorhídrico y en ácidos débiles como el acético. Para la evaluación de los carbonatos se ha empleado el método del calcímetro de Bernard, obteniendo el % a partir de la siguiente fórmula : % Co3Ca= 0,39 x Volumen calcímetro/ peso muestra Minoritarios.Absorción atómica: sulfatos SO3-, nitratos, Materia orgánica, cloruros Cl-, Fe2O3, TiO2,Cationes de cambio (Mg2+, Na+, K+,Ca2+) Para valorar el contenido de cloruros se ha utilizado 10cm3 de dilución con 20 gotas de cromato de potasa, en un erlenmeyer pequeño. Se valora la cantidad de nitrato de plata para que la dilución alcance un color amarillo. nº Muestra Residu SO3. SE TOMAN POR OPERATIVOS LOS DATOS A LA IZQUIERDA M.P probeta experimental. El número determina la cantidad de estabilizante utilizado La letras definen los estabilizantes según: P= Cemento portland C= Cal Y=Y solub.1/2,5 segons Assaigs. Lab. Oficials. Norma. Americana AOAC. Fotometria de flama. mg/Kgr a partir de 5gr/100ml. ph.7 acetato amónico. y/o 5grs (negrita) con ataque ClH 10% solub 1/5 Conductividad Sales solub. mgr/ml SO4r.so3x1,2 max.Formigó H-200 8000mgr/Kgr. por absorción atòmica aunque da mayor variabilidad de los resultados.Caro y largo nº PH NO3- Cl- Mg++ 0,7% es bueno Na+ bajo bajo K+ Ca++ 1 5% b ueno Ca++ No. A STM D,4972-89 Cl2Ca EHE-99 <0,05% Agua <1000mgr/Kgr Spectrophotometer Hach Dr/200 en rojo valores /347635? COV COV7p10%HR COV7p11%HR COV 14P10%hr COV14p 11%hr COV7y14Cn COV7y14Cn 13%hr COV7y14Cn 14%hr COV7y14Cn 15%hr COV3y7Cn+2%SiNa COV R2 COV R1 COV R3 9,60 197 97,08 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1440 8620 8620 14240 14240 97660 97660 no ha formado sulfoaluminatos no ha formado sulfoaluminatos no ha formado sulfoaluminatos 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 35,5 35,5 35,5 35,5 35,5 35,5 35,5 35,5 35,5 35,5 35,5 35,5 35,5 99528 22918 22918 9872 9872 6940 6940 1473,7 772,88 772,88 831,04 831,04 1915,99 1915,99 3809 2484,2 2484,2 2573,87 2573,87 2671 2671 1172,11 1920,73 1920,73 1847,09 1847,09 1255,25 1255,25 0,00 0,00 117.211 192.073 192.073 184.709 184.709 125.525 125.525 97660 14240 no ha formado lf l i t 6940 9872 1915,99 831,04 2671 2573,87 0,00 1255,25 1847,09 0,00 125.525 184.709 Absorción % 100% 0% Cov 8P 90 95 10 85 15 80 20 75 ZO 25 70 30 65 60 40 45 55 TickMarks 50 ZONA DESCARTABLE 50 45 Triangle lines 55 Cov 18R 6 Ca Co v 7Y14Cn Co v 14P 10%Hr serie cov 60 40 öptimo 65 35 Lineal (serie cov) 70 30 Co v 3Y7Cn5%SiNa Co v 3Y7Cn5%OhNa75 25 80 20 Cov 8P Cov 8P 4%NaOhCov 8P6Y 85 15 10 90 5 ZONA ÓPTIMA 95 Densidades 0% 0% 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 Tensión 1 0 0 % ,0 0 T/m3 =2 Análisis experimental de las tierras tradicionales del Grupo II Caracterización físico-química de otras tierras del GrupoII. A continuación se presenta de forma resumida la caracterización de los principales parámetros físico-químicos de otras probetas de tierra estabilizada procedentes de los proyectos descritos Para ello se han utilizado los métodos anteriormente descritos para las muestras AU – nº Muestra localización Nota.Datos geológicos M.P probeta experimental. M Descripción de la zona geológica del período y de la facies. nº L GIR BES GIR8p BES8p SF SF7p SF14p SF14p50F MAD MAD8P T T 8p4Ca LL STA STJ CST CST8p STA8p STJ8p A A8Ca PA PA4p4Ca COV R TAG CREU DE PALAU<2mm BESCANO<2mm CREU DE PALAU<2mm BESCANO<2mm SANT FELIU SANT FELIU SANT FELIU SANT FELIU BATRES.MADRID BATRES.MADRID Tomelloso Tomelloso CALELLA STA.COLOMA<2mm ST.JORDI DESVALLS<2mm CASTELL D'ARO<2mm CASTELL D'ARO<2mm STA.COLOMA<2mm ST.JORDI DESVALLS<2mm LLiber.Alicante LLiber.Alicante<2mm Palencia.Astudillo Palencia.Astudillo COVACHUELAS RAJADELL TAGAMANENT. MONTSENY Arcoses lutitas y conglomerados. Plioceno Arcosas lutitas y conglomerados Plioceno/pelitas, greses y grauvacas.Infracar Estabilización con 8% de Cemento Portland Estabilización con 8% de Cemento Portland Granitos leucocráticos Granitos leucocráticos Granitos leucocráticos Granitos leucocráticos Arcosasa y Lutitas del Mioceno Estabilización con 8% de Cemento Portland Terciarios del Plioceno. Cuenca calcàrea .Estabilización con 8% de Cemento Portland y 4% de cal Granitos leucocráticos.Tonalitas biotíticas-hornbléndicas Lutitas,arcosas, conglomerados y gravas cuaternarias.(Plioceno-Pleistoceno) Lutitas rojas, gres, margas con yesos Mioceno Superior. Leucogranitos y Granodioritas biotíticas Estabilización con 8% de Cemento Portland Estabilización con 8% de Cemento Portland Calcareo. Cretàcico superior. .Estabilización con 8% de cal 20%PAJA+20%ARENA Materiales Cuaternarios y del mioceno. Mioceno.M-3 de cuenca calcarea del cretácico superior y posibles sedimentos Lutitas Rojas. Oligoceno. Del Paleógeno Lutitas Rojas. Facies Buntsandstein. Escitiano. Del Triásico Lutitas Rojas. Facies Muschelkalk medio.Anisiano superior-Ladiniano inferior Estabilizada con cal al 8% Estabilizada con cemento portland al 8% Estabilización con 10% de Cemento Portland y 40% de Arlita Estabilización con 10% de Cemento Portland y 20% de Arlita Estabilización con 10% cemento portland Lutitas y Gres del Vallés. Mioceno Medio. Neógeno Lutitas y Gres del Vallés. Mioceno Medio. Neógeno Sedimentos de Granodioritas Biotíticas. .Estabilización con 4% de cal y Cemento Portland Estabilización con 8% de Cemento Portland Estabilización con 8% de Cemento Portland SC SC8cA SC8P P10P40A P10P20A P10P P M M M4P4Ca M8P M8P STES.CREUS STES.CREUS STES.CREUS<2mm PARETS PARETS<2mm PARETS PARETS<2mm MONTMELO<2mm MONTMELO<0,080mm MONTMELO<2mm MONTMELO<2mm MONTMELO<0,080mm CC10p20s CC8-10p CC10p CC10y CC C C8P C8P CAN CERDA<2mm C.CERDA<2mm C.CERDA<0,080mm C.CERDA C.Cerdà CORBERA<2mm CORBERA<2mm CORBERA<0,080mm Estabilización con 10% de Cemento Portland y 20% de corcho triturado Estabilización con 8-10% de Cemento Portland Arcillas provenientes de materiales del Silúrico y el Cámbrico. Pizarras Ampelíticas/Pelitas,greses y grauvacas Caolinitas-Illitas-Montmorillonitas arcillas 80% 0,35-1 µ Argilitas. arcillas 80% 2-4 µ Arcillas provenientes de materiales del Silúrico y el Cámbrico. Pizarras Ampelíticas/Pelitas,greses y grauvacas COV y del GrupoI. Arcillas versicolores terciarias. MUESTRA R -TAG-SC En éste grupo se integran muestras de tres proyectos reales con BTC, ubicados en Rajadell (R)Manresa, el Tagamanent (TAG) y en Santes Creus (SC). La tierra base presenta unas características organolépticas idénticas color rojo violáceo, finura del polvo, mal drenaje, gran retracción lineal. El análisis químico determina una abundante presencia de carbonatos, y cationes de Calcio y Magnesio, a excepción de la muestra TAG, lo cual ya era previsible por el origen terciario de la facies geológica. En algunos estudios, ya citados, se describía la presencia de Montmorillonita, paligorskita, sepiolita y evaporitas en este tipo de tierra. Mediante el análisis ATD, puntualizado pico por pico en la página siguiente, se verifica la presencia simultánea de Montmorillonita, caolinita y carbonatos, sin descartar la presencia de la variante isomórfica de la Hectorita. El reconocimiento organoléptico también verifica la presencia de montmorillonita por la formación al secar en encharcamientos de hojas alabeadas de arcilla. No obstante por los cálculos efectuados mediante la comparación con las arcillas puras, se detecta una presencia de Montmorillonita de un 21% respecto a la fracción fina<60µ. La caolinita puede estar alrededor del 60-70% ya que el pico se encentra alterado por la misma montmorillonita, y también según la cantidad de carbonatos presentes. Es de gran importancia la comparación de los resultados ATD/ATG ( ver gráficos en Tomo III anexos) analizados de la muestra SC8p ya estabilizada. La desaparición del pico correspondiente a a caolinita, la disminución de las temperaturas de cambio, y la detección de las fases de sulfoaluminatos y de las vateritas, demuestra como las arcillas se recristalizan en presencia de cemento portland, para crear uniones más fuertes y durables. nº Muestra M.P probeta experimental. localización Nota.Datos geológicos Estratos geológicos adyacentes.Génesis Picos ATD/ATG característicos> Peso muestra ATG Factor ATG PF.Total ATG hasta 1100ºC 100º Yeso 130º fases SCH 150º Etringita 180º % Halloysita Ca(OH)2 460º α−β cuarzo 573º % Caolinita Magnesita 600º 45% MgO 240º-580º 200º-300º-500º 590º( <680º Dickita-Nacrita) 980ºendo-exo exo.950º-1050º ceramización a Mullita Las mezclas de arcillas condicionan desplazamientos de los picos térmicos en el análisis térmicodiferencial, por ello consultar gráficas annexas de mezclas. endo= pico endotérmico Portlandita P E R DI DA S DE M A S A S R E L A T I V A S R E S P E CT O Lecturas a escala gráfico DerivadaATG mgr min-1 100º 130º 175º 545º A L T OT A L 1050º 640º 0,37 Código Ka Composición Microprobeta GrupoI Microprobeta Caolinita 50%.PF=0 Granito-Gneiss-Pórfido y arcosas. Rocas feldespáticas.Cretácico inferior 29,646 0,19 9,25% 0,13 0,10 150º 0,04 290º 0,09 1,87 310º 0,10 0,02 500º 0,26 CL . Clorita Microprobeta 50%Clorita PF=0 39,233 0,035 4,8% 0,003 0,06 262º 400º 0,51 505º 0 ,7 0 perdues a 500º 3,43% ILL.Illita Microprobeta 50% Illita EE.UU PF=0 13,437 0,465 12,2% 0,19 0,16 120º Mon Microprobeta 50% Mon.Montmorillonita EE.UU PF=0 20,42 0,31 14% 2,91 MUESTRAS GRUPO II Grupo Lutitas rojas. Sedimentos Triásicos.Arcillas versicolores 300º 580º 0,22 0,21 79% 0,25 0,23 1050º Tag Tag R SC SC8P A.químico16% Mg i 15% Ca++ procedentes carbonatos Tagamanent 35,42 35,42 0,17 0,07 6% 6% 0,10 0,03 1% 0,07 0,06 0,01 de Caolinita+Mont Rajadell 47,93 58,84 0,51 20% 0,08 Porcentajes de perdidas que coinciden con el anterior Santes Creus 0,46 22% Tierra estabilizada al 8% cemento portland 30,84 0,42 17% 0,208 formación de sulfoaluminatos cálcicos γ−β−α cuarzo Tridimita 117º-160º-870º βcuarzo Cristobalia 900º Desaparece el pico debido a la reestructuración cristalina por acción del SiO2 de % Montmorillonita Serpentina endo-exo fuerte 700-800º % e ide llita B CaCO3 750º precipitada amorfa vateritas Dolomía 720º+800º 30%OCa+21%MgO He c torita % Clorita Ca O 1er análisis.Mon. CaCO3 820º-850º Calcita vateritas 700º( o 600º-610º-620º-660º) endo/exo si hay Mg++ 900º (var.840º-870º-880º) 550º+ endo/exo 700º-800º 180º+680º+780º +exo muy intenso 900º 3 picos entre 750º-850º .+ exo en los 850º Na/Ca.Mg % % 1,87 710º 780º 0,08 0,27 0,80 700º 0,26 840º endo/exo 0,74 0 ,19 perdues a 700º 5,15% 690º 0,81 1100º 0,23 0,77 640º 0,07 0,14 tmorillonita 700º 0,17 0,17 21% 713º 0,55 de Montmorillonitas 795º 0,65 0,63 1,36 2,24 de Carbonatos 890º 5,60 26,16 % de carbonatos 1,84 4,13 19,32 % de carbonatos 0,54 1,66 3,20 Disminuye la cantidad de OCa debido a la formación de silicatos cálcicos Disminuye la temperatura del pico. l cemento Vateritas En referéncia a los sistemas de estabilización empleados hay que destacar: El cemento portland mostraba el mejor comportamiento ante las retracciones, tal como se observa en el ensayo de retracción, en la probeta superior. La central es la estabilizada con cal y la inferior sin estabilización. La cal no mejoraba ninguna de las propiedades resistentes, posiblemente debido al ya excesivo grado presente de OCa, a pesar de que se le añadieran cenizas volantes provinientes de la central térmica de Cercs. En el proyecto de Santes Creus Altech de Francia estipuló al cliente una estabilización con cal y áridos, el resultado fue paupérrimo tal como demuestra la baja resistencia obtenida en la muestra SC7Ca14Zn. Resultados a compresión obtenidos de muestras reales y microprobetas: SC7Ca14zn SC7p SC7p SC14p Tag 12p STES.CREUS BTC STES.CREUS STES.CREUS STES.CREUS Tagamanent. BTC RAJADELL RAJADELL RAJADELL RAJADELL BTC 6,68 Kp/cm2 68,20±1,93 Kp/cm2 68,20±1,93 Kp/cm2 121,00±11,6 Kp/cm2 30,56 Kp/cm2 R7p R14p R14p probeta método R7p+7Ca+14Zn 116±6,4 187±13,9 46,14 Kp/cm2 27,22 Kp/cm2 Interpretación de Resultados Análisis Químicos del Grupo II. La totalidad de los resultados se muestran en los Anexos. Se ha determinado el gráfico ternario de los componentes químicos básicos ( SiO2/R2O3/CaO), y se ha interrelacionado con los resultados del Grupo I de arcillas básicas, que se muestra en la página siguiente. De ello se deduce: La posición en el gráfico ternario de las respectivas muestras, no guardan relación con la gráfica de las arcillas que las componen. En tierras calcáreas como en COV-R-, el exceso de CaO,, genera una gráfica muydesplazada a la esquina inferior. El aumento de estabilizante no provoca un acercamiento del punto de composición ternaria hacia el punto correspondiente en el cemento, tal como nos ocurría en las arcillas del Grupo I. Incremento SiO2-Estabilización 60000 50000 40000 mgr/Kgr SiO2 cc SF 30000 SC R KA 20000 10000 0 1 Sin estabilizante 2 7% cemento portland 14% CP 3 El incremento de cemento portland genera un incremento de la silice soluble, pero no por igual. En el caso de las muestra R y SC, con una composición muy similar, hay un ncremento mucho mayor en la primera debido a la mayor finura de su granulometría. En tierras como la CC con presencia de cloritas la estabilización al 7% de Cemento no es tan efectiva como al 14%. Por el contrario en SC y en R, el duplicar el estabilizante ya no comporta incrementar en el mismo grado el porcentaje de silice libre para la neoformación de silicatos cálcicos. Finalmente se decide que la gráfica no nos ofrece información práctica para establecer el sistema de estabilización a emplear o conocer más de la durabilidad de las probetas de BTC. 0 % 1 0 0 %SiO2 S iO2% 90 0 % 95 5 10 15 85 20 80 75 25 70 30 65 Hall NaOh 35 60 40 55 K SC7p SC14P Hall 14p AU A U 14P 45 50 50 45 40 A Ka14p Ill N aO SF14p i h M on 55 60 65 CN 8R 30 35 ill 14p Ka14Cn7y Cl 70 CE M I 52.5 S R 20 25 75 80 15 85 10 R1 4 p 90 5 0 % 100% Cov i R 0 90 0 5 5 5 55 9 0 0 75 0 70 0 65 0 60 0 55 0 50 0 45 0 40 0 35 0 30 0 25 0 20 0 0 0 1 0 0 %R 2 O3 OCa % 85 80 15 10 0 R 2O3 % Gráfico 5 Ternario principales componentes químicos de las Tierras del Grupo II en comparación a las arcillas puras. Se presenta cada tierra mediante una ficha característica, donde se determinan las principales características físico-químicas, y los métodos utilizados en cada caso.