Bioblock como material innovador para la construcción de obras civiles

Proyecto Mar Abierto-La luna

BioBlock

Departamento de Ingenieria Civil y Ambiental

Materiales en Ingenieria Civil

Profesor Fernando Ramirez

Octubre 18, 2013

Diego Rojas 201023272Ivan Velásquez 201111595Daniel Molano 201218131Nicolas Ospitia 201212235

Oscar Salazar 201214995

1. RESUMEN

El BioBlock es un material que tiene características parecidas a las del barro, es decir, tiene capacidad de respiración, es un buen regulador tanto de olores como de la humedad. Es un buen aislamiento acústico, ya que el barro transmite mal las vibraciones del sonido. Es un material que sale de la tierra, es decir es 100% reciclable y biodegradable si se decide destruir la construcción. Al salir de la tierra, nos indica que es un material cercano en cualquier lugar que se decida hacer la construcción. Y además es fácil de aplicar. Es un material que no se incendia, pudre, ni tiene ataques de insectos. Además el BioBlock es mucho más ligero que el mismo barro.

El BioBlock tiene mejor resistencia a compresión que el cemento y otros blocks de barro. Con además el menor peso y tiene una relación de costo vs beneficio más favorable que el cemento y otros blocks de barro.

Con respecto a la construcción de la Luna, una construcción de 25 edificios con una altura de 3 pisos cada uno, pensamos en utilizar el BioBlock como una alternativa por sus características naturales, para la construcción sana y térmica. Al ser más ligero se gasta menos en transporte, mano de obra, tiempo, acero y cemento, lo cual, por la cantidad de material necesario para los 25 edificios, es increíblemente viable. Con respecto a la temperatura de la costa, el BioBlock reduce hasta 9° la temperatura de la obra, la contaminación en la construcción y en el ambiente se reduce de una manera importante, lo que la hace especial para lugares cotidianos, como habitaciones y espacios sociales. Cuenta con características físicas que permiten que la construcción juegue con el ambiente caribeño de la zona la luna, el cual es un ambiente muy natural. Gracias a su alta efectividad térmica, mantiene la temperatura en equilibrio dentro del área habitada. Además, se obtiene un mayor ahorro en energía eléctrica, que se podrá ver reflejada en los recibos de luz de los usuarios de este innovador material el cual se está colocando en una buena posición dentro del área de las nuevas construcciones. Finalmente, al momento de realizar los acabados, el BioBlock es supremamente útil, ya que brinda una fácil adherencia a cualquier acabado que se elija dentro de la construcción.

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TABLA DE CONTENIDO

1. RESUMEN2. INTRODUCCION3. ORIGEN4. PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS5. APLICACIÓN Y USO6. VENTAJAS Y LIMITACIONES7. MANIPULACION8. ASPECTOS FINANCIEROS

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2. INTRODUCCION

Cuando se planea un proyecto de construcción de edificaciones muchos factores entran a jugar en dicho proceso de planeación tales como la mano de obra necesaria para el proyecto, la cantidad de dinero que requerirá la obra, el material primario que se usará para la edificación, y en general todo el inventario necesario, los cuales son sumamente importantes y es necesario saberlos escoger de la mejor forma para un buen resultado final. En el siguiente informe se habla específicamente del factor MATERIAL DE CONSTRUCCIONdonde el objetivo era escoger un material que tuviera propiedades óptimas para el ambiente climático que se presenta en el proyecto llamado “Mar Abierto” ubicado en Santa Marta – Colombia, y enfocándose en el SubProyecto “La Luna”.

Al momento de escoger un material se debe tener en cuenta de igual forma ciertos factores físicos y cualitativos que ayudaran tanto en el momento de la construcción como en el resultado final, es decir aquellos factores que mejoren la utilidad del proyecto, ese fue el propósito principal que se tuvo al instante de pensar en el material a usar en la construcción de la obra. Tanto en la construcción del subproyecto “La luna” como en cualquier otra construcción se busca un rendimiento económico, es ese el primer factor que debe satisfacer el material, donde cumpla con propiedades que se acoplen al ambiente en el que se va a trabajar (en este caso clima cálido, zona costera), pero que el gasto sobre él sea el menor posible, tiene que ser un material barato. De igual forma, al hablar de propiedades del material se habla de los factores físicos que se busca también cumpla, en este caso se habla de una buena resistencia térmica, un aislamiento del ruido, una buena resistencia, un buen acabado, entre otros que son nombrados con detalle más adelante.

El Bioblock #15 fue el material escogido para estos fines, debido a que presenta un gran comportamiento frente a los factores tanto físicos como cualitativos nombrados anteriormente, su bajo peso por bloque hace que bajen los costos económicos al igual que su diseño permite mejorar factores como la absorción de humedad y la cantidad de mortero que es posible introducir en el, todo esto explicado en “ventajas y limitaciones” más adelante. En conclusión, se espera que el bioblock # 15 como material escogido sea eficiente y cumpla con los requerimientos del proyecto debido a que sus propiedades se lo permiten fácilmente.

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ORIGEN E IMPORTANCIA EN LA INDUSTRIA

Desde las primeras incursiones del hombre en la construcción el barro, la paja, la madera, y la piedra habían sido siempre el material ideal para esta actividad, esto debido a su buen comportamiento frente a los factores térmicos y de sanidad. Del siglo pasado al día de hoy, se han utilizado materiales que cumplen dichas funciones y con características nuevas y mejoradas, se empezó a investigar y experimentar en nuevos y mejorados materiales mediantes mezclas y diseños, es allí donde se llega a materiales como el Bioblock que presenta un diseño llamativo para el comprador y tiene propiedades tan buenas como el barro o cualquier otro material de construcción.

En 1868, un constructor de apellido Frear fundó la que podría considerarse la primera planta para construir bloques de concreto en el continente americano bajo una patente propia, la cual tenía la particularidad que agregaba elementos decorativos. Estos elementos constructivos llegaron a Latinoamérica hasta la primera década del siglo XX. Lamentablemente su utilización ha sido marginal a lo largo de todo este tiempo. A excepción del repunte de sus ventas durante las etapas posteriores a los sismos ocurridos en 1957 y 1985; ello, por la facilidad con la que puede instalarse una planta y la rapidez en el avance de obra. Más tarde comienzan a utilizarse otros materiales renovables para la creación de bloques con fines estructurales.

El bloque de arcilla merece mayor atención por parte de los desarrolladores de vivienda, rubro que ha tenido un crecimiento intenso en los últimos años y que podría ser mucho más rentable si se optara por esta clase de materiales, los cuales, están presentes en muchas de las edificaciones sostenibles de hoy en día. A pesar de sus innegables beneficios económicos, los bloques de arcilla son un tipo de material que puede considerarse sustentable ya que no atenta contra el medio ambiente y, además, genera ahorros energéticos permanentes.

Diversas circunstancias son las que concurren para que la industria de este tipo de bloques sea subutilizada en nuestro país. En principio, las grandes desarrolladoras de vivienda no lo contemplan, tal vez porque su apariencia rompe con los estándares culturales que existen, que establecen que no tiene la suficiente calidad.

Lo que sucede, dice Miguel Ángel Arrieta García, es que los constructores (sobre todo los albañiles) no están bien informados y se espantan cuando ven el precio por pieza, pero si hicieran un cálculo del total que representa el metro cuadrado construido se sorprenderían del ahorro. Contrario a lo que pudiera pensarse, el block se puede utilizar

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en edificios de varios niveles, en estacionamientos y en centros comerciales que lo utilizan en cantidades industriales”, afirma Arrieta García.

El proceso de fabricación del Bioblock toma los mismos pasos que tomaría realizar un bloque de cerámica, y se le añade un relleno de granulado de corcho dándole volumen y un componente ambiental, o ecológico importante.

1. Block de barro cocido con aditivos que lo hacen muy aislante2. Se diseña con micro cápsulas que aumentan su factor aislante y disminuyen su

esfuerzo cortante3. Se dejan grandes huecos para la construcción de castillos ahogados, pasar tuberías

y agregar otros elementos aislantes4. Se diseña con estriado que mejora la adherencia del estuco y otros acabados5. Se diseña de acuerdo a las medidas que se requieran, existen diferentes tipos de

bioblock, reconocidos por números. Ej. (Bioblock #6, #7, #15).

Finalmente, el Bioblock es un material que hasta ahora entra a jugar un papel importante en la construcción y a ser reconocido por sus propiedades ecológicas y ambientales. Es usado el día de hoy en países como España y México.

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3. PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS

Cada material tiene diferentes características y propiedades. Las propiedades físicas y mecánicas de un material son formas de clasificarlos de forma eficiente y resumida. De tal forma que se pueden pronosticar que sucederá cuando el material se someta ante unas condiciones dadas.

A continuación se presenta una tabla con las propiedades más importantes del BioBlock

Bioblock 10

Bioblock 12

Bioblock 15

Bioblock 20

Medidas (cm)*

10x20x40 12x20x40 15x20x40 20x20x40

Peso (kg) 4.7 5.0 5.8 7.8Resistenci

a a la compresión kg/cm2

210 230 250 265

Consumo de mortero lt/m2

7.6 8.6 9.3 11.5

Rendimiento (boquilla de 1cm)

12.5 pz/m2

Absorción de humedad

16%

Resistencia Térmica (NOM 018)

.7446 .7260 .7898 .7361

Resistencia Térmica (NOM 020)**

13.738 16.978 18.713 26.676

Acabado EstriadoColor Neutral TerracotaPiezas

por tarima216 180 144 108

Tabla 1. Propiedades Mecánicas del bioblock1.

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https://www.materialesjerez.com.mx/main/descripcion/53/662

Aislamiento térmico:El BioBlock 15, está hecho de arcilla 100% natural, y posee un diseño con una cámara en el interior que aumenta la inercia térmica, el aislamiento térmico y acústico del elemento, sin reducir su resistencia a compresión. Además tiene asilamiento interior de corcho natural, lo que permite que la cara interior del BioBlockacumule la temperatura, y de esta forma reducir las variaciones de temperatura en el interior de la villa. Logrando así un ambiente más fresco en un clima tan cálido como lo es el de Santa Marta.

Resistencia a Compresión: La resistencia a compresión es el esfuerzo o carga máxima por unidad de área que puede soportar un material antes de fallar por una carga de aplastamiento. Debido a su gran resistencia a compresión, el BioBlock 15, es un elemento estructural que soporta varias plantas. Cada pieza de BioBlock con una dimensión de 15x40x30cm soporta una carga de aproximadamente 126 kg/cm3 a compresión.

Consumo de MorteroEl consumo de Mortero, es la cantidad necesaria en litros de mortero por m2 de construcción. En este caso es 9.3, es decir por cada m2 de construcción, necesita 9.3 litros de mortero para que su comportamiento sea el esperado.

Absorción de humedadLa absorción de la humedad indica, la capacidad del material a absorber humedad del entorno. El grado de absorción de humedad depende del tipo de plástica. La resistencia a la humedad, reduce el cambio de las propiedades de aislamiento. En el caso del BioBlock, la absorción de humedad es del 16%.

Resistencia térmica:La resistencia térmica de un material, representa la capacidad de este a oponerse al flujo de calor. Es la razón entre espesor y conductividad térmica. El BioBlock tiene una resistencia térmica de 0.7898. Dado que la resistencia térmica es tan alta, el BioBlock logra un ambiente fresco cuando aumenta la temperatura y un ambiente cálidocuando disminuye la temperatura del ambiente.

Acabado:Es un proceso de fabricación empleado en manufactura que tiene como finalidad obtener una superficie con las características más adecuadas dependiendo de la aplicación del producto. El BioBlock tiene un acabado estriado, es decir tiene pequeños canales de poca profundidad, con una textura similar a los pavimentos

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en concreto, es decir es rugoso. Lo cual permite una mayor adherencia y manejabilidad en el momento de la construcción.

PesoEl peso de un Block, ladrillo, o de cualquier material es de suma importancia en la construcción, dado que es necesario saber qué esfuerzo extra tendrá que resistir el suelo con una construcción. El BioBlock es un material ligero, con una masa de 5.8 kg por cada block.

RendimientoEl rendimiento indica el volumen de mortero que se coloca en un lado corto y uno largo, para 1m2. En este caso con una boquilla de 1cm, hay un rendimiento de 12.5 pz/m2.

Es importante tener en cuenta estas propiedades, pero no son las únicas, hay propiedades cualitativas que son relevantes en el BioBlock.

AspectoUna construcción con BioBlock, refleja un aspecto tradicional, de ladrillo. El cual es característico de las cabañas. Con un tono color neutral terracota tradicional en las construcciones.

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4. APLICACIÓN Y USO

Debido a las características de este biomaterial, sus usos son principalmente de carácter estructural en una construcción, la alta resistencia a la compresión, su fácil manejabilidad y alta capacidad de retener el calor lo hacen muy cotizado para la construcción de edificaciones, más que todo en partes internas, como por ejemplo muros de contención, los cuales deben soportar cierta carga, además de esto se puede usar en muros de separación (muros de cerramiento) entre secciones internas de la construcción por su buena capacidad de retención calorífica ya que estas zonas son las de más incidencia humana. En general este biomaterial puede reemplazar en gran medida al concreto en todo lo que no tenga que ver con mega estructuras además está siendo muy usado debido a que es amigable con el medio ambiente y constructoras de orden mundial están promoviendo su consumo de tal forma de tener un desarrollo sostenible.

En general los usos de este material pueden estar aplicados a elementos estructurales de las construcciones, también es usado como aislante térmico en el entre-paredes debido a sus características aislantes tanto térmicas como acústicas, lo cual lo hacen una barrera contra fuego muy potente. Un ejemplo de una edificación que utiliza el Bioblock como un elemento fundamental se puede ver en la ciudad de Bucaramanga, la cual aún está en obra, esta edificación tendrá aproximadamente 15 pisos y tiene lugar en el centro de la ciudad, exactamente en la Carrera 24 entre calle 33 y 34 (Global Arquitecture., 2011).

A nivel global, el uso del Bioblock se ha visto como una solución a corto plazo para personas con pocos recursos, esto sucede más que todo en países como Colombia, Brasil y Perú. El uso del Bioblock está centrado principalmente en la población pobre debido a que su elaboración es muy sencilla, rudimentaria y más que todo económica, en su elaboración no existen procesos industriales complejos y el insumo puede ser realizado y utilizado en la construcción por el mismo propietario. La solución a corto plazo es aplicable básicamente a países con problemas de construcción de vivienda, por lo tanto los principales países consumidores del insumo son latinoamericanos.

Entonces en resumidas cuentas, el uso del biomaterial no se reduce solamente a un ámbito estructural a una edificación, si no también es aplicado para solucionar problemas fundamentales de calidad de vida, esta es una solución a problemas sociales que han venido acompañando a las comunidades desde muchos años atrás, por lo tanto los gobiernos de países deberían estudiar más a fondo e invertir en materiales como este para dar un paso fundamental en el desarrollo de cada país (Universidad de Puebla, Facultad de Arquitectura.).

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5. VENTAJAS Y LIMITACIONES

Dentro de las ventajas que posee el material

Está realizado en arcilla 100% natural. Posee un diseño exclusivo que permite conseguir una alta resistencia a la

compresión. Incorpora una cámara en su interior para poder aumentar la inercia térmica, el

aislamiento térmico y acústico del elemento constructivo. El granulado está elaborado con corcho puro considerado como el mejor

aislamiento natural. Es un material de fácil colocación, con una gran durabilidad y estabilidad ante el

fuego y la humedad.

Peso (kgs) Piezas por m2 Peso por m2

(kgs)Piezas por casa Peso Total

(ton)Block Gris 15

12 12.5 150 4.414 66.21

BioBlock 15 5.2 12.5 65 4.414 28.69Diferencia: 37.52 Tons

Tabla1. Tabla comparativa entre el BioBlock 15 y el Block Gris 15

Imagen1. Imagen de una comparativa entre el BioBlock y otros blocks para reafirmar sus ventajas y posición frente al resto.

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Los muros de carga con bloques cerámicos, con aislamiento interior de corcho natural, que permiten que la cara interior sirva de acumulador térmico y ahorrar el tabique interior, consiguiendo reducir las variaciones térmicas en el interior de la casa, aumentando el confort. Esta tecnología ha sido diseñada para que un solo elemento constructivo cumpla de forma optimizada con múltiples funciones al mismo tiempo:

Elemento estructural para varias plantas. Excelente aislante térmico. Una gran amortiguación acústica. Una elevada inercia térmica. Ofrece una resistencia garantizada contra el crecimiento de moho/hongos y

bacterias. Una perfecta barrera cortafuegos.

Principales beneficios

1.- Altamente Saludable. Hace más confortable y térmico su hogar. Gracias a sus propiedades el Bioblock respira dejando pasar el aire y filtrando naturalmente su hogar, aparte de que no almacena humedad librándolo de focos de infección.

2.- Resistente. Cada pieza de Bioblock con una dimensión nominal de 15x40x20cm que soporta cargas de 126 kg/cm² a compresión.

3.- Ligero. Solo 5.2 kg de peso, es 60% menos pesado que el block comprimido de cemento-arena, por lo tanto su manejo e instalación es mucho más fácil, rápida y segura.

4.- Fácil instalación. Terminado con tramas o estriado para una excelente adherencia de cualquier tipo de acabados.

-- El Bloque cerámico y el corcho se unen para ofrecer una solución ideal para la construcción, consiguiendo:

1.- El bloque cerámico y el granulado de corcho están pensados para permitir a los operarios trabajar con mayor comodidad y rapidez, ahorrando tiempo de ejecución y evitando los dobles tabiques.

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2.- Con la utilización de estos materiales se contribuye a la protección del entorno, ya que son productos naturales susceptibles de ser reciclados y reutilizados posteriormente sin ningún impacto ambiental.

3.- Con esta combinación se consigue un coeficiente global de aislamiento que supera con creces el de soluciones constructivas convencionales.

4.- Esta solución permite una considerable disminución de mano de obra y de desperdicio de materiales, permitiendo un importante ahorro de energía durante toda la vida del edificio.

5.- Al tratarse de materiales 100 % naturales, se consigue una total transpiración al mismo tiempo que no se produce ningún tipo de alergias ni de humos tóxicos como puede ocurrir con los materiales sintéticos.

Limitaciones:Unas de las pocas limitaciones que encontramos sobre este material es que al parecer en algunos países no es muy común.Frente a otros materiales como la termo arcilla la cual es un bloque cerámico de baja densidad, que partiendo de una mezcla de arcilla, esferas de poliestireno expandido (el vulgar corcho blanco) y otros materiales granulares, que se gasifican durante el proceso de cocción a más de 900 ºC sin dejar residuos, se origina una fina porosidad homogéneamente repartida en la masa cerámica del bloque.

La termo arcilla es una competencia directa del bioblock porque aunque existen en el mercado otros materiales que ofrecen un buen aislamiento térmico y acústico, aceptable resistencia mecánica, etc., ninguno de ellos es capaz de reunir todas las características al elevado nivel que lo hace el bloque de termo arcilla, con la ventaja adicional de ser un material cerámico que hace posible la construcción de una vivienda sana sin problemas de toxicidad, radiaciones, ni alergias. Por otro lado el adobe es una masa de barro mezclado a veces con paja, moldeada en forma de ladrillo y secada al aire que se emplea en la construcción de paredes y muros. El adobe se presenta como un material ecológico 100%, un perfecto aislante térmico y acústico, que no genera costes de gastos energéticos durante su fabricación. Pues cumple la mayoría de requisitos.

En este sentido el Bioblock está limitado a tener unas muy buenas propiedades mecánicas y buen aislamiento térmico y acústico pero la termo arcilla la supera. Frente al adobe está

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la desventaja de que tiene muchos más años de empleo que el bioblock por lo tanto los mecanismos de empleo y la experiencia que tienen es mucho mayor que con nuestro material que es mucho más reciente y no hay estándares tan fijos como el del adobe.

6. MANIPULACIÓN

Los bioblocks al ser de la misma dimensión que los ladrillos comunes, la manipulación es básicamente la misma, exceptuando algunas diferencias por las diferentes características fisionómicas. El proceso de manipulación está dividido en: transporte, almacenamiento, corte e instalación.

Transporte: consiste en llevar ladrillos de un punto “A” a un punto “B” por medio de una carretilla o una cadena humana, la última se conoce comúnmente “bombear ladrillos en cadena”. Esta se trata de hacer una cadena humana en “zigzag”, para mayor comodidad, luego de establecerla se comienza a lanzar ladrillos de persona a persona hasta terminar el recorrido.

Almacenamiento: los ladrillos se deben apilar acostados verticalmente en columnas, estas no deben superar los 2 (en caso extremo). Las columnas exteriores los ladrillos se deben colocar acostados horizontalmente y con un pedazo de madera en la parte más externa de la columna con el fin presionar las columnas interiores y asi evitar la que estas se desplomen hacia los lados por la tendencia.

Corte: el corte de los ladrillos se debe hacer por medio de las siguientes herramientas: cincel, maceta, piqueta, hachuela y espátula. Cada herramienta tiene su propio procedimiento pero todos derivan del siguiente: se debe hacer una pequeña incisión en todo el perímetro del ladrillo lo cual debilita la estructura ocasionando que se quiebre en sí.

Instalación: se debe poner una capa de mortero ligeramente más húmedo que el normal dadas las propiedades del bioblock por lo cual se necesita un mayor tiempo de curado. Luego se pone una hilera de bioblocks encima del mortero. Para la aplicación de la segunda hilera se debe aplicar mortero sobre la primera capa y después se colocan los bioblocks encima. Se debe procurar que la relación entre una hilera y otra debe ser dentada.

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Por otra parte hay estudios que aseguran que el bioblock se comporta de muy bien cuando se instala junto con un granulado de corcho como aislante. Este granulado reduce el intervalo de temperatura que recibe el ladrillo, por lo tanto reduce la dilatación y contracción por cambios de temperatura ocasionando un menor daño estructural por estos cambios. Aparte de esto el bioblock conserva un mayor calor que un ladrillo convencional lo cual en un clima como el de Santa Marta no es tan bueno este factor.

Nuestras estructuras al estar expuestas a un gran calor dada su ubicación, el aislante resulta bastante conveniente de usar.

7. ASPECTOS FINANCIEROS

A continuación se va a realizar un informe de los costos en el mercado multinacional respectivos para el Bioblock, la información respecto a este ítem es muy escasa en el mercado, en Colombia no se encontró una empresa o fabrica para la venta de este insumo por internet, los precios mostrados a continuación son de México, en donde al parecer el mercado de este biomaterial se encuentra más desarrollado al igual que ciudades europeas como Madrid, en donde solo se encontró una empresa que vendiera bioblock 15 vía internet.

Empresa Ladrillera Santa Clara Materiales Jerez Fisher BioblockScientificSasPrecio US $7,81 US $7.54 8,15 €

8. REFERENCIAS

http://www.ladrillerasantaclara.com/?p=1#!bioblock/c1iy4


http://cdigital.uv.mx/bitstream/123456789/30368/1/PerezPolito.pdf

http://www.slideshare.net/JuanLauronaVI/bioconstruccion-completo

http://www.imcyc.com/ct2008/oct08/sustentabilidad.htm

http://www.grupovitruvio.org/index2.htm

http://biblioteca.sena.edu.co/exlibris/aleph/u21_1/alephe/www_f_spa/icon/construccion/5/10.html

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http://www.grupovitruvio.org/index2.htm

http://www.imcyc.com/ct2008/oct08/sustentabilidad.htm

http://www.slideshare.net/JuanLauronaVI/bioconstruccion-completo

http://cdigital.uv.mx/bitstream/123456789/30368/1/PerezPolito.pdf


http://www.ladrillerasantaclara.com/?p=1#!bioblock/c1iy4



http://ladrillos.es/como-se-fabrican-los-ladrillos/

http://www.skyscrapercity.com/showthread.php?t=1431439

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http://www.skyscrapercity.com/showthread.php?t=1431439

http://ladrillos.es/como-se-fabrican-los-ladrillos/

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